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 static void dump_buf(char *buf, unsigned int len, unsigned long long offset,
 230                      const char *type, struct fio_file *f)
 231 {
 232         char *ptr, fname[256];
 233         int ret, fd;
 234
 235         ptr = strdup(f->file_name);
 236         strcpy(fname, basename(ptr));
 237
 238         sprintf(fname + strlen(fname), ".%llu.%s", offset, type);
 239
 240         fd = open(fname, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY, 0644);
 241         if (fd < 0) {
 242                 perror("open verify buf file");
 243                 return;
 244         }
 245
 246         while (len) {
 247                 ret = write(fd, buf, len);
 248                 if (!ret)
 249                         break;
 250                 else if (ret < 0) {
 251                         perror("write verify buf file");
 252                         break;
 253                 }
 254                 len -= ret;
 255                 buf += ret;
 256         }
 257
 258         close(fd);
 259         log_err("       %s data dumped as %s\n", type, fname);
 260         free(ptr);
 261 }
 262
 263 /*
 264  * Dump the contents of the read block and re-generate the correct data
 265  * and dump that too.
 266  */
 267 static void dump_verify_buffers(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 268 {
 269         struct thread_data *td = vc->td;
 270         struct io_u *io_u = vc->io_u;
 271         unsigned long hdr_offset;
 272         struct io_u dummy;
 273         void *buf;
 274
 275         if (!td->o.verify_dump)
 276                 return;
 277
 278         /*
 279          * Dump the contents we just read off disk
 280          */
 281         hdr_offset = vc->hdr_num * hdr->len;
 282
 283         dump_buf(io_u->buf + hdr_offset, hdr->len, io_u->offset + hdr_offset,
 284                         "received", vc->io_u->file);
 285
 286         /*
 287          * Allocate a new buf and re-generate the original data
 288          */
 289         buf = malloc(io_u->buflen);
 290         dummy = *io_u;
 291         dummy.buf = buf;
 292         dummy.rand_seed = hdr->rand_seed;
 293         dummy.buf_filled_len = 0;
 294         dummy.buflen = io_u->buflen;
 295
 296         fill_pattern_headers(td, &dummy, hdr->rand_seed, 1);
 297
 298         dump_buf(buf + hdr_offset, hdr->len, io_u->offset + hdr_offset,
 299                         "expected", vc->io_u->file);
 300         free(buf);
 301 }
 302
 303 static void log_verify_failure(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 304 {
 305         unsigned long long offset;
 306
 307         offset = vc->io_u->offset;
 308         offset += vc->hdr_num * hdr->len;
 309         log_err("%.8s: verify failed at file %s offset %llu, length %u\n",
 310                         vc->name, vc->io_u->file->file_name, offset, hdr->len);
 311
 312         if (vc->good_crc && vc->bad_crc) {
 313                 log_err("       Expected CRC: ");
 314                 hexdump(vc->good_crc, vc->crc_len);
 315                 log_err("       Received CRC: ");
 316                 hexdump(vc->bad_crc, vc->crc_len);
 317         }
 318
 319         dump_verify_buffers(hdr, vc);
 320 }
 321
 322 /*
 323  * Return data area 'header_num'
 324  */
 325 static inline void *io_u_verify_off(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 326 {
 327         return vc->io_u->buf + vc->hdr_num * hdr->len + hdr_size(hdr);
 328 }
 329
 330 static int verify_io_u_pattern(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 331 {
 332         struct thread_data *td = vc->td;
 333         struct io_u *io_u = vc->io_u;
 334         char *buf, *pattern;
 335         unsigned int header_size = __hdr_size(td->o.verify);
 336         unsigned int len, mod, i, size, pattern_size;
 337
 338         pattern = td->o.verify_pattern;
 339         pattern_size = td->o.verify_pattern_bytes;
 340         if (pattern_size <= 1)
 341                 pattern_size = MAX_PATTERN_SIZE;
 342         buf = (void *) hdr + header_size;
 343         len = get_hdr_inc(td, io_u) - header_size;
 344         mod = header_size % pattern_size;
 345
 346         for (i = 0; i < len; i += size) {
 347                 size = pattern_size - mod;
 348                 if (size > (len - i))
 349                         size = len - i;
 350                 if (memcmp(buf + i, pattern + mod, size))
 351                         /* Let the slow compare find the first mismatch byte. */
 352                         break;
 353                 mod = 0;
 354         }
 355
 356         for (; i < len; i++) {
 357                 if (buf[i] != pattern[mod]) {
 358                         unsigned int bits;
 359
 360                         bits = hweight8(buf[i] ^ pattern[mod]);
 361                         log_err("fio: got pattern %x, wanted %x. Bad bits %d\n",
 362                                 buf[i], pattern[mod], bits);
 363                         log_err("fio: bad pattern block offset %u\n", i);
 364                         dump_verify_buffers(hdr, vc);
 365                         return EILSEQ;
 366                 }
 367                 mod++;
 368                 if (mod == td->o.verify_pattern_bytes)
 369                         mod = 0;
 370         }
 371
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 static int verify_io_u_meta(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 376 {
 377         struct thread_data *td = vc->td;
 378         struct vhdr_meta *vh = hdr_priv(hdr);
 379         struct io_u *io_u = vc->io_u;
 380         int ret = EILSEQ;
 381
 382         dprint(FD_VERIFY, "meta verify io_u %p, len %u\n", io_u, hdr->len);
 383
 384         if (vh->offset == io_u->offset + vc->hdr_num * td->o.verify_interval)
 385                 ret = 0;
 386
 387         if (td->o.verify_pattern_bytes)
 388                 ret |= verify_io_u_pattern(hdr, vc);
 389
 390         /*
 391          * For read-only workloads, the program cannot be certain of the
 392          * last numberio written to a block. Checking of numberio will be done
 393          * only for workloads that write data.
 394          * For verify_only, numberio will be checked in the last iteration when
 395          * the correct state of numberio, that would have been written to each
 396          * block in a previous run of fio, has been reached.
 397          */
 398         if (td_write(td) || td_rw(td))
 399                 if (!td->o.verify_only || td->o.loops == 0)
 400                         if (vh->numberio != io_u->numberio)
 401                                 ret = EILSEQ;
 402
 403         if (!ret)
 404                 return 0;
 405
 406         vc->name = "meta";
 407         log_verify_failure(hdr, vc);
 408         return ret;
 409 }
 410
 411 static int verify_io_u_xxhash(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 412 {
 413         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 414         struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
 415         uint32_t hash;
 416         void *state;
 417
 418         dprint(FD_VERIFY, "xxhash verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 419
 420         state = XXH32_init(1);
 421         XXH32_update(state, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 422         hash = XXH32_digest(state);
 423
 424         if (vh->hash == hash)
 425                 return 0;
 426
 427         vc->name = "xxhash";
 428         vc->good_crc = &vh->hash;
 429         vc->bad_crc = &hash;
 430         vc->crc_len = sizeof(hash);
 431         log_verify_failure(hdr, vc);
 432         return EILSEQ;
 433 }
 434
 435 static int verify_io_u_sha512(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 436 {
 437         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 438         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
 439         uint8_t sha512[128];
 440         struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
 441                 .buf = sha512,
 442         };
 443
 444         dprint(FD_VERIFY, "sha512 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 445
 446         fio_sha512_init(&sha512_ctx);
 447         fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 448
 449         if (!memcmp(vh->sha512, sha512_ctx.buf, sizeof(sha512)))
 450                 return 0;
 451
 452         vc->name = "sha512";
 453         vc->good_crc = vh->sha512;
 454         vc->bad_crc = sha512_ctx.buf;
 455         vc->crc_len = sizeof(vh->sha512);
 456         log_verify_failure(hdr, vc);
 457         return EILSEQ;
 458 }
 459
 460 static int verify_io_u_sha256(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 461 {
 462         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 463         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
 464         uint8_t sha256[64];
 465         struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
 466                 .buf = sha256,
 467         };
 468
 469         dprint(FD_VERIFY, "sha256 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 470
 471         fio_sha256_init(&sha256_ctx);
 472         fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 473
 474         if (!memcmp(vh->sha256, sha256_ctx.buf, sizeof(sha256)))
 475                 return 0;
 476
 477         vc->name = "sha256";
 478         vc->good_crc = vh->sha256;
 479         vc->bad_crc = sha256_ctx.buf;
 480         vc->crc_len = sizeof(vh->sha256);
 481         log_verify_failure(hdr, vc);
 482         return EILSEQ;
 483 }
 484
 485 static int verify_io_u_sha1(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 486 {
 487         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 488         struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
 489         uint32_t sha1[5];
 490         struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
 491                 .H = sha1,
 492         };
 493
 494         dprint(FD_VERIFY, "sha1 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 495
 496         fio_sha1_init(&sha1_ctx);
 497         fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 498
 499         if (!memcmp(vh->sha1, sha1_ctx.H, sizeof(sha1)))
 500                 return 0;
 501
 502         vc->name = "sha1";
 503         vc->good_crc = vh->sha1;
 504         vc->bad_crc = sha1_ctx.H;
 505         vc->crc_len = sizeof(vh->sha1);
 506         log_verify_failure(hdr, vc);
 507         return EILSEQ;
 508 }
 509
 510 static int verify_io_u_crc7(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 511 {
 512         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 513         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
 514         unsigned char c;
 515
 516         dprint(FD_VERIFY, "crc7 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 517
 518         c = fio_crc7(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 519
 520         if (c == vh->crc7)
 521                 return 0;
 522
 523         vc->name = "crc7";
 524         vc->good_crc = &vh->crc7;
 525         vc->bad_crc = &c;
 526         vc->crc_len = 1;
 527         log_verify_failure(hdr, vc);
 528         return EILSEQ;
 529 }
 530
 531 static int verify_io_u_crc16(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 532 {
 533         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 534         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
 535         unsigned short c;
 536
 537         dprint(FD_VERIFY, "crc16 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 538
 539         c = fio_crc16(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 540
 541         if (c == vh->crc16)
 542                 return 0;
 543
 544         vc->name = "crc16";
 545         vc->good_crc = &vh->crc16;
 546         vc->bad_crc = &c;
 547         vc->crc_len = 2;
 548         log_verify_failure(hdr, vc);
 549         return EILSEQ;
 550 }
 551
 552 static int verify_io_u_crc64(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 553 {
 554         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 555         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
 556         unsigned long long c;
 557
 558         dprint(FD_VERIFY, "crc64 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 559
 560         c = fio_crc64(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 561
 562         if (c == vh->crc64)
 563                 return 0;
 564
 565         vc->name = "crc64";
 566         vc->good_crc = &vh->crc64;
 567         vc->bad_crc = &c;
 568         vc->crc_len = 8;
 569         log_verify_failure(hdr, vc);
 570         return EILSEQ;
 571 }
 572
 573 static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 574 {
 575         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 576         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 577         uint32_t c;
 578
 579         dprint(FD_VERIFY, "crc32 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 580
 581         c = fio_crc32(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 582
 583         if (c == vh->crc32)
 584                 return 0;
 585
 586         vc->name = "crc32";
 587         vc->good_crc = &vh->crc32;
 588         vc->bad_crc = &c;
 589         vc->crc_len = 4;
 590         log_verify_failure(hdr, vc);
 591         return EILSEQ;
 592 }
 593
 594 static int verify_io_u_crc32c(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 595 {
 596         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 597         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 598         uint32_t c;
 599
 600         dprint(FD_VERIFY, "crc32c verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 601
 602         c = fio_crc32c(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 603
 604         if (c == vh->crc32)
 605                 return 0;
 606
 607         vc->name = "crc32c";
 608         vc->good_crc = &vh->crc32;
 609         vc->bad_crc = &c;
 610         vc->crc_len = 4;
 611         log_verify_failure(hdr, vc);
 612         return EILSEQ;
 613 }
 614
 615 static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 616 {
 617         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 618         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
 619         uint32_t hash[MD5_HASH_WORDS];
 620         struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
 621                 .hash = hash,
 622         };
 623
 624         dprint(FD_VERIFY, "md5 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 625
 626         fio_md5_init(&md5_ctx);
 627         fio_md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 628
 629         if (!memcmp(vh->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(hash)))
 630                 return 0;
 631
 632         vc->name = "md5";
 633         vc->good_crc = vh->md5_digest;
 634         vc->bad_crc = md5_ctx.hash;
 635         vc->crc_len = sizeof(hash);
 636         log_verify_failure(hdr, vc);
 637         return EILSEQ;
 638 }
 639
 640 /*
 641  * Push IO verification to a separate thread
 642  */
 643 int verify_io_u_async(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 644 {
 645         if (io_u->file)
 646                 put_file_log(td, io_u->file);
 647
 648         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
 649
 650         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 651                 td->cur_depth--;
 652                 io_u->flags &= ~IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
 653         }
 654         flist_add_tail(&io_u->verify_list, &td->verify_list);
 655         io_u->flags |= IO_U_F_FREE_DEF;
 656         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
 657
 658         pthread_cond_signal(&td->verify_cond);
 659         return 0;
 660 }
 661
 662 static int verify_trimmed_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 663 {
 664         static char zero_buf[1024];
 665         unsigned int this_len, len;
 666         int ret = 0;
 667         void *p;
 668
 669         if (!td->o.trim_zero)
 670                 return 0;
 671
 672         len = io_u->buflen;
 673         p = io_u->buf;
 674         do {
 675                 this_len = sizeof(zero_buf);
 676                 if (this_len > len)
 677                         this_len = len;
 678                 if (memcmp(p, zero_buf, this_len)) {
 679                         ret = EILSEQ;
 680                         break;
 681                 }
 682                 len -= this_len;
 683                 p += this_len;
 684         } while (len);
 685
 686         if (!ret)
 687                 return 0;
 688
 689         log_err("trim: verify failed at file %s offset %llu, length %lu"
 690                 ", block offset %lu\n",
 691                         io_u->file->file_name, io_u->offset, io_u->buflen,
 692                         (unsigned long) (p - io_u->buf));
 693         return ret;
 694 }
 695
 696 static int verify_header(struct io_u *io_u, struct verify_header *hdr)
 697 {
 698         void *p = hdr;
 699         uint32_t crc;
 700
 701         if (hdr->magic != FIO_HDR_MAGIC)
 702                 return 1;
 703         if (hdr->len > io_u->buflen)
 704                 return 2;
 705         if (hdr->rand_seed != io_u->rand_seed)
 706                 return 3;
 707
 708         crc = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
 709         if (crc == hdr->crc32)
 710                 return 0;
 711         log_err("fio: verify header crc %x, calculated %x\n", hdr->crc32, crc);
 712         return 4;
 713 }
 714
 715 int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 716 {
 717         struct verify_header *hdr;
 718         unsigned int header_size, hdr_inc, hdr_num = 0;
 719         void *p;
 720         int ret;
 721
 722         if (td->o.verify == VERIFY_NULL || io_u->ddir != DDIR_READ)
 723                 return 0;
 724         if (io_u->flags & IO_U_F_TRIMMED) {
 725                 ret = verify_trimmed_io_u(td, io_u);
 726                 goto done;
 727         }
 728
 729         hdr_inc = get_hdr_inc(td, io_u);
 730
 731         ret = 0;
 732         for (p = io_u->buf; p < io_u->buf + io_u->buflen;
 733              p += hdr_inc, hdr_num++) {
 734                 struct vcont vc = {
 735                         .io_u           = io_u,
 736                         .hdr_num        = hdr_num,
 737                         .td             = td,
 738                 };
 739                 unsigned int verify_type;
 740
 741                 if (ret && td->o.verify_fatal)
 742                         break;
 743
 744                 header_size = __hdr_size(td->o.verify);
 745                 if (td->o.verify_offset)
 746                         memswp(p, p + td->o.verify_offset, header_size);
 747                 hdr = p;
 748
 749                 /*
 750                  * Make rand_seed check pass when have verifysort or
 751                  * verify_backlog.
 752                  */
 753                 if (td->o.verifysort || (td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
 754                         io_u->rand_seed = hdr->rand_seed;
 755
 756                 ret = verify_header(io_u, hdr);
 757                 switch (ret) {
 758                 case 0:
 759                         break;
 760                 case 1:
 761                         log_err("verify: bad magic header %x, wanted %x at "
 762                                 "file %s offset %llu, length %u\n",
 763                                 hdr->magic, FIO_HDR_MAGIC,
 764                                 io_u->file->file_name,
 765                                 io_u->offset + hdr_num * hdr->len, hdr->len);
 766                         return EILSEQ;
 767                         break;
 768                 case 2:
 769                         log_err("fio: verify header exceeds buffer length (%u "
 770                                 "> %lu)\n", hdr->len, io_u->buflen);
 771                         return EILSEQ;
 772                         break;
 773                 case 3:
 774                         log_err("verify: bad header rand_seed %"PRIu64
 775                                 ", wanted %"PRIu64" at file %s offset %llu, "
 776                                 "length %u\n",
 777                                 hdr->rand_seed, io_u->rand_seed,
 778                                 io_u->file->file_name,
 779                                 io_u->offset + hdr_num * hdr->len, hdr->len);
 780                         return EILSEQ;
 781                         break;
 782                 case 4:
 783                         return EILSEQ;
 784                         break;
 785                 default:
 786                         log_err("verify: unknown header error at file %s "
 787                         "offset %llu, length %u\n",
 788                         io_u->file->file_name,
 789                         io_u->offset + hdr_num * hdr->len, hdr->len);
 790                         return EILSEQ;
 791                 }
 792
 793                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 794                         verify_type = td->o.verify;
 795                 else
 796                         verify_type = hdr->verify_type;
 797
 798                 switch (verify_type) {
 799                 case VERIFY_MD5:
 800                         ret = verify_io_u_md5(hdr, &vc);
 801                         break;
 802                 case VERIFY_CRC64:
 803                         ret = verify_io_u_crc64(hdr, &vc);
 804                         break;
 805                 case VERIFY_CRC32C:
 806                 case VERIFY_CRC32C_INTEL:
 807                         ret = verify_io_u_crc32c(hdr, &vc);
 808                         break;
 809                 case VERIFY_CRC32:
 810                         ret = verify_io_u_crc32(hdr, &vc);
 811                         break;
 812                 case VERIFY_CRC16:
 813                         ret = verify_io_u_crc16(hdr, &vc);
 814                         break;
 815                 case VERIFY_CRC7:
 816                         ret = verify_io_u_crc7(hdr, &vc);
 817                         break;
 818                 case VERIFY_SHA256:
 819                         ret = verify_io_u_sha256(hdr, &vc);
 820                         break;
 821                 case VERIFY_SHA512:
 822                         ret = verify_io_u_sha512(hdr, &vc);
 823                         break;
 824                 case VERIFY_XXHASH:
 825                         ret = verify_io_u_xxhash(hdr, &vc);
 826                         break;
 827                 case VERIFY_META:
 828                         ret = verify_io_u_meta(hdr, &vc);
 829                         break;
 830                 case VERIFY_SHA1:
 831                         ret = verify_io_u_sha1(hdr, &vc);
 832                         break;
 833                 case VERIFY_PATTERN:
 834                         ret = verify_io_u_pattern(hdr, &vc);
 835                         break;
 836                 default:
 837                         log_err("Bad verify type %u\n", hdr->verify_type);
 838                         ret = EINVAL;
 839                 }
 840
 841                 if (ret && verify_type != hdr->verify_type)
 842                         log_err("fio: verify type mismatch (%u media, %u given)\n",
 843                                         hdr->verify_type, verify_type);
 844         }
 845
 846 done:
 847         if (ret && td->o.verify_fatal)
 848                 td->terminate = 1;
 849
 850         return ret;
 851 }
 852
 853 static void fill_meta(struct verify_header *hdr, struct thread_data *td,
 854                       struct io_u *io_u, unsigned int header_num)
 855 {
 856         struct vhdr_meta *vh = hdr_priv(hdr);
 857
 858         vh->thread = td->thread_number;
 859
 860         vh->time_sec = io_u->start_time.tv_sec;
 861         vh->time_usec = io_u->start_time.tv_usec;
 862
 863         vh->numberio = io_u->numberio;
 864
 865         vh->offset = io_u->offset + header_num * td->o.verify_interval;
 866 }
 867
 868 static void fill_xxhash(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 869 {
 870         struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
 871         void *state;
 872
 873         state = XXH32_init(1);
 874         XXH32_update(state, p, len);
 875         vh->hash = XXH32_digest(state);
 876 }
 877
 878 static void fill_sha512(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 879 {
 880         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
 881         struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
 882                 .buf = vh->sha512,
 883         };
 884
 885         fio_sha512_init(&sha512_ctx);
 886         fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, len);
 887 }
 888
 889 static void fill_sha256(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 890 {
 891         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
 892         struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
 893                 .buf = vh->sha256,
 894         };
 895
 896         fio_sha256_init(&sha256_ctx);
 897         fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, len);
 898 }
 899
 900 static void fill_sha1(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 901 {
 902         struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
 903         struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
 904                 .H = vh->sha1,
 905         };
 906
 907         fio_sha1_init(&sha1_ctx);
 908         fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, len);
 909 }
 910
 911 static void fill_crc7(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 912 {
 913         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
 914
 915         vh->crc7 = fio_crc7(p, len);
 916 }
 917
 918 static void fill_crc16(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 919 {
 920         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
 921
 922         vh->crc16 = fio_crc16(p, len);
 923 }
 924
 925 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 926 {
 927         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 928
 929         vh->crc32 = fio_crc32(p, len);
 930 }
 931
 932 static void fill_crc32c(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 933 {
 934         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 935
 936         vh->crc32 = fio_crc32c(p, len);
 937 }
 938
 939 static void fill_crc64(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 940 {
 941         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
 942
 943         vh->crc64 = fio_crc64(p, len);
 944 }
 945
 946 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 947 {
 948         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
 949         struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
 950                 .hash = (uint32_t *) vh->md5_digest,
 951         };
 952
 953         fio_md5_init(&md5_ctx);
 954         fio_md5_update(&md5_ctx, p, len);
 955 }
 956
 957 static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 958                          struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
 959                          unsigned int header_len)
 960 {
 961         unsigned int data_len;
 962         void *data, *p;
 963
 964         p = (void *) hdr;
 965
 966         hdr->magic = FIO_HDR_MAGIC;
 967         hdr->verify_type = td->o.verify;
 968         hdr->len = header_len;
 969         hdr->rand_seed = io_u->rand_seed;
 970         hdr->crc32 = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
 971
 972         data_len = header_len - hdr_size(hdr);
 973
 974         data = p + hdr_size(hdr);
 975         switch (td->o.verify) {
 976         case VERIFY_MD5:
 977                 dprint(FD_VERIFY, "fill md5 io_u %p, len %u\n",
 978                                                 io_u, hdr->len);
 979                 fill_md5(hdr, data, data_len);
 980                 break;
 981         case VERIFY_CRC64:
 982                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc64 io_u %p, len %u\n",
 983                                                 io_u, hdr->len);
 984                 fill_crc64(hdr, data, data_len);
 985                 break;
 986         case VERIFY_CRC32C:
 987         case VERIFY_CRC32C_INTEL:
 988                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc32c io_u %p, len %u\n",
 989                                                 io_u, hdr->len);
 990                 fill_crc32c(hdr, data, data_len);
 991                 break;
 992         case VERIFY_CRC32:
 993                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc32 io_u %p, len %u\n",
 994                                                 io_u, hdr->len);
 995                 fill_crc32(hdr, data, data_len);
 996                 break;
 997         case VERIFY_CRC16:
 998                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc16 io_u %p, len %u\n",
 999                                                 io_u, hdr->len);
1000                 fill_crc16(hdr, data, data_len);
1001                 break;
1002         case VERIFY_CRC7:
1003                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc7 io_u %p, len %u\n",
1004                                                 io_u, hdr->len);
1005                 fill_crc7(hdr, data, data_len);
1006                 break;
1007         case VERIFY_SHA256:
1008                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha256 io_u %p, len %u\n",
1009                                                 io_u, hdr->len);
1010                 fill_sha256(hdr, data, data_len);
1011                 break;
1012         case VERIFY_SHA512:
1013                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha512 io_u %p, len %u\n",
1014                                                 io_u, hdr->len);
1015                 fill_sha512(hdr, data, data_len);
1016                 break;
1017         case VERIFY_XXHASH:
1018                 dprint(FD_VERIFY, "fill xxhash io_u %p, len %u\n",
1019                                                 io_u, hdr->len);
1020                 fill_xxhash(hdr, data, data_len);
1021                 break;
1022         case VERIFY_META:
1023                 dprint(FD_VERIFY, "fill meta io_u %p, len %u\n",
1024                                                 io_u, hdr->len);
1025                 fill_meta(hdr, td, io_u, header_num);
1026                 break;
1027         case VERIFY_SHA1:
1028                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha1 io_u %p, len %u\n",
1029                                                 io_u, hdr->len);
1030                 fill_sha1(hdr, data, data_len);
1031                 break;
1032         case VERIFY_PATTERN:
1033                 /* nothing to do here */
1034                 break;
1035         default:
1036                 log_err("fio: bad verify type: %d\n", td->o.verify);
1037                 assert(0);
1038         }
1039         if (td->o.verify_offset)
1040                 memswp(p, p + td->o.verify_offset, hdr_size(hdr));
1041 }
1042
1043 /*
1044  * fill body of io_u->buf with random data and add a header with the
1045  * checksum of choice
1046  */
1047 void populate_verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1048 {
1049         if (td->o.verify == VERIFY_NULL)
1050                 return;
1051
1052         io_u->numberio = td->io_issues[io_u->ddir];
1053
1054         fill_pattern_headers(td, io_u, 0, 0);
1055 }
1056
1057 int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1058 {
1059         struct io_piece *ipo = NULL;
1060
1061         /*
1062          * this io_u is from a requeue, we already filled the offsets
1063          */
1064         if (io_u->file)
1065                 return 0;
1066
1067         if (!RB_EMPTY_ROOT(&td->io_hist_tree)) {
1068                 struct rb_node *n = rb_first(&td->io_hist_tree);
1069
1070                 ipo = rb_entry(n, struct io_piece, rb_node);
1071
1072                 /*
1073                  * Ensure that the associated IO has completed
1074                  */
1075                 read_barrier();
1076                 if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
1077                         goto nothing;
1078
1079                 rb_erase(n, &td->io_hist_tree);
1080                 assert(ipo->flags & IP_F_ONRB);
1081                 ipo->flags &= ~IP_F_ONRB;
1082         } else if (!flist_empty(&td->io_hist_list)) {
1083                 ipo = flist_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
1084
1085                 /*
1086                  * Ensure that the associated IO has completed
1087                  */
1088                 read_barrier();
1089                 if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
1090                         goto nothing;
1091
1092                 flist_del(&ipo->list);
1093                 assert(ipo->flags & IP_F_ONLIST);
1094                 ipo->flags &= ~IP_F_ONLIST;
1095         }
1096
1097         if (ipo) {
1098                 td->io_hist_len--;
1099
1100                 io_u->offset = ipo->offset;
1101                 io_u->buflen = ipo->len;
1102                 io_u->numberio = ipo->numberio;
1103                 io_u->file = ipo->file;
1104                 io_u->flags |= IO_U_F_VER_LIST;
1105
1106                 if (ipo->flags & IP_F_TRIMMED)
1107                         io_u->flags |= IO_U_F_TRIMMED;
1108
1109                 if (!fio_file_open(io_u->file)) {
1110                         int r = td_io_open_file(td, io_u->file);
1111
1112                         if (r) {
1113                                 dprint(FD_VERIFY, "failed file %s open\n",
1114                                                 io_u->file->file_name);
1115                                 return 1;
1116                         }
1117                 }
1118
1119                 get_file(ipo->file);
1120                 assert(fio_file_open(io_u->file));
1121                 io_u->ddir = DDIR_READ;
1122                 io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1123                 io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1124
1125                 remove_trim_entry(td, ipo);
1126                 free(ipo);
1127                 dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: ret io_u %p\n", io_u);
1128
1129                 if (!td->o.verify_pattern_bytes) {
1130                         io_u->rand_seed = __rand(&td->__verify_state);
1131                         if (sizeof(int) != sizeof(long *))
1132                                 io_u->rand_seed *= __rand(&td->__verify_state);
1133                 }
1134                 return 0;
1135         }
1136
1137 nothing:
1138         dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: empty\n");
1139         return 1;
1140 }
1141
1142 void fio_verify_init(struct thread_data *td)
1143 {
1144         if (td->o.verify == VERIFY_CRC32C_INTEL ||
1145             td->o.verify == VERIFY_CRC32C) {
1146                 crc32c_intel_probe();
1147         }
1148 }
1149
1150 static void *verify_async_thread(void *data)
1151 {
1152         struct thread_data *td = data;
1153         struct io_u *io_u;
1154         int ret = 0;
1155
1156         if (td->o.verify_cpumask_set &&
1157             fio_setaffinity(td->pid, td->o.verify_cpumask)) {
1158                 log_err("fio: failed setting verify thread affinity\n");
1159                 goto done;
1160         }
1161
1162         do {
1163                 FLIST_HEAD(list);
1164
1165                 read_barrier();
1166                 if (td->verify_thread_exit)
1167                         break;
1168
1169                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1170
1171                 while (flist_empty(&td->verify_list) &&
1172                        !td->verify_thread_exit) {
1173                         ret = pthread_cond_wait(&td->verify_cond,
1174                                                         &td->io_u_lock);
1175                         if (ret) {
1176                                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1177                                 break;
1178                         }
1179                 }
1180
1181                 flist_splice_init(&td->verify_list, &list);
1182                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1183
1184                 if (flist_empty(&list))
1185                         continue;
1186
1187                 while (!flist_empty(&list)) {
1188                         io_u = flist_entry(list.next, struct io_u, verify_list);
1189                         flist_del(&io_u->verify_list);
1190
1191                         ret = verify_io_u(td, io_u);
1192                         put_io_u(td, io_u);
1193                         if (!ret)
1194                                 continue;
1195                         if (td_non_fatal_error(td, ERROR_TYPE_VERIFY_BIT, ret)) {
1196                                 update_error_count(td, ret);
1197                                 td_clear_error(td);
1198                                 ret = 0;
1199                         }
1200                 }
1201         } while (!ret);
1202
1203         if (ret) {
1204                 td_verror(td, ret, "async_verify");
1205                 if (td->o.verify_fatal)
1206                         td->terminate = 1;
1207         }
1208
1209 done:
1210         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1211         td->nr_verify_threads--;
1212         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1213
1214         pthread_cond_signal(&td->free_cond);
1215         return NULL;
1216 }
1217
1218 int verify_async_init(struct thread_data *td)
1219 {
1220         int i, ret;
1221         pthread_attr_t attr;
1222
1223         pthread_attr_init(&attr);
1224         pthread_attr_setstacksize(&attr, PTHREAD_STACK_MIN);
1225
1226         td->verify_thread_exit = 0;
1227
1228         td->verify_threads = malloc(sizeof(pthread_t) * td->o.verify_async);
1229         for (i = 0; i < td->o.verify_async; i++) {
1230                 ret = pthread_create(&td->verify_threads[i], &attr,
1231                                         verify_async_thread, td);
1232                 if (ret) {
1233                         log_err("fio: async verify creation failed: %s\n",
1234                                         strerror(ret));
1235                         break;
1236                 }
1237                 ret = pthread_detach(td->verify_threads[i]);
1238                 if (ret) {
1239                         log_err("fio: async verify thread detach failed: %s\n",
1240                                         strerror(ret));
1241                         break;
1242                 }
1243                 td->nr_verify_threads++;
1244         }
1245
1246         pthread_attr_destroy(&attr);
1247
1248         if (i != td->o.verify_async) {
1249                 log_err("fio: only %d verify threads started, exiting\n", i);
1250                 td->verify_thread_exit = 1;
1251                 write_barrier();
1252                 pthread_cond_broadcast(&td->verify_cond);
1253                 return 1;
1254         }
1255
1256         return 0;
1257 }
1258
1259 void verify_async_exit(struct thread_data *td)
1260 {
1261         td->verify_thread_exit = 1;
1262         write_barrier();
1263         pthread_cond_broadcast(&td->verify_cond);
1264
1265         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1266
1267         while (td->nr_verify_threads)
1268                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1269
1270         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1271         free(td->verify_threads);
1272         td->verify_threads = NULL;
1273 }