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 #include "lib/pattern.h"
  17 #include "oslib/asprintf.h"
  18
  19 #include "crc/md5.h"
  20 #include "crc/crc64.h"
  21 #include "crc/crc32.h"
  22 #include "crc/crc32c.h"
  23 #include "crc/crc16.h"
  24 #include "crc/crc7.h"
  25 #include "crc/sha256.h"
  26 #include "crc/sha512.h"
  27 #include "crc/sha1.h"
  28 #include "crc/xxhash.h"
  29 #include "crc/sha3.h"
  30
  31 static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
  32                          struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
  33                          unsigned int header_len);
  34 static void __fill_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
  35                        struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
  36                        unsigned int header_len, uint64_t rand_seed);
  37
  38 void fill_buffer_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len)
  39 {
  40         (void)cpy_pattern(td->o.buffer_pattern, td->o.buffer_pattern_bytes, p, len);
  41 }
  42
  43 static void __fill_buffer(struct thread_options *o, uint64_t seed, void *p,
  44                           unsigned int len)
  45 {
  46         __fill_random_buf_percentage(seed, p, o->compress_percentage, len, len, o->buffer_pattern, o->buffer_pattern_bytes);
  47 }
  48
  49 static uint64_t fill_buffer(struct thread_data *td, void *p,
  50                             unsigned int len)
  51 {
  52         struct frand_state *fs = &td->verify_state;
  53         struct thread_options *o = &td->o;
  54
  55         return fill_random_buf_percentage(fs, p, o->compress_percentage, len, len, o->buffer_pattern, o->buffer_pattern_bytes);
  56 }
  57
  58 void fill_verify_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len,
  59                          struct io_u *io_u, uint64_t seed, int use_seed)
  60 {
  61         struct thread_options *o = &td->o;
  62
  63         if (!o->verify_pattern_bytes) {
  64                 dprint(FD_VERIFY, "fill random bytes len=%u\n", len);
  65
  66                 if (use_seed)
  67                         __fill_buffer(o, seed, p, len);
  68                 else
  69                         io_u->rand_seed = fill_buffer(td, p, len);
  70                 return;
  71         }
  72
  73         /* Skip if we were here and we do not need to patch pattern
  74          * with format */
  75         if (!td->o.verify_fmt_sz && io_u->buf_filled_len >= len) {
  76                 dprint(FD_VERIFY, "using already filled verify pattern b=%d len=%u\n",
  77                         o->verify_pattern_bytes, len);
  78                 return;
  79         }
  80
  81         (void)paste_format(td->o.verify_pattern, td->o.verify_pattern_bytes,
  82                            td->o.verify_fmt, td->o.verify_fmt_sz,
  83                            p, len, io_u);
  84         io_u->buf_filled_len = len;
  85 }
  86
  87 static unsigned int get_hdr_inc(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  88 {
  89         unsigned int hdr_inc;
  90
  91         /*
  92          * If we use bs_unaligned, buflen can be larger than the verify
  93          * interval (which just defaults to the smallest blocksize possible).
  94          */
  95         hdr_inc = io_u->buflen;
  96         if (td->o.verify_interval && td->o.verify_interval <= io_u->buflen &&
  97             !td->o.bs_unaligned)
  98                 hdr_inc = td->o.verify_interval;
  99
 100         return hdr_inc;
 101 }
 102
 103 static void fill_pattern_headers(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 104                                  uint64_t seed, int use_seed)
 105 {
 106         unsigned int hdr_inc, header_num;
 107         struct verify_header *hdr;
 108         void *p = io_u->buf;
 109
 110         fill_verify_pattern(td, p, io_u->buflen, io_u, seed, use_seed);
 111
 112         hdr_inc = get_hdr_inc(td, io_u);
 113         header_num = 0;
 114         for (; p < io_u->buf + io_u->buflen; p += hdr_inc) {
 115                 hdr = p;
 116                 populate_hdr(td, io_u, hdr, header_num, hdr_inc);
 117                 header_num++;
 118         }
 119 }
 120
 121 static void memswp(void *buf1, void *buf2, unsigned int len)
 122 {
 123         char swap[200];
 124
 125         assert(len <= sizeof(swap));
 126
 127         memcpy(&swap, buf1, len);
 128         memcpy(buf1, buf2, len);
 129         memcpy(buf2, &swap, len);
 130 }
 131
 132 static void hexdump(void *buffer, int len)
 133 {
 134         unsigned char *p = buffer;
 135         int i;
 136
 137         for (i = 0; i < len; i++)
 138                 log_err("%02x", p[i]);
 139         log_err("\n");
 140 }
 141
 142 /*
 143  * Prepare for separation of verify_header and checksum header
 144  */
 145 static inline unsigned int __hdr_size(int verify_type)
 146 {
 147         unsigned int len = 0;
 148
 149         switch (verify_type) {
 150         case VERIFY_NONE:
 151         case VERIFY_HDR_ONLY:
 152         case VERIFY_NULL:
 153         case VERIFY_PATTERN:
 154                 len = 0;
 155                 break;
 156         case VERIFY_MD5:
 157                 len = sizeof(struct vhdr_md5);
 158                 break;
 159         case VERIFY_CRC64:
 160                 len = sizeof(struct vhdr_crc64);
 161                 break;
 162         case VERIFY_CRC32C:
 163         case VERIFY_CRC32:
 164         case VERIFY_CRC32C_INTEL:
 165                 len = sizeof(struct vhdr_crc32);
 166                 break;
 167         case VERIFY_CRC16:
 168                 len = sizeof(struct vhdr_crc16);
 169                 break;
 170         case VERIFY_CRC7:
 171                 len = sizeof(struct vhdr_crc7);
 172                 break;
 173         case VERIFY_SHA256:
 174                 len = sizeof(struct vhdr_sha256);
 175                 break;
 176         case VERIFY_SHA512:
 177                 len = sizeof(struct vhdr_sha512);
 178                 break;
 179         case VERIFY_SHA3_224:
 180                 len = sizeof(struct vhdr_sha3_224);
 181                 break;
 182         case VERIFY_SHA3_256:
 183                 len = sizeof(struct vhdr_sha3_256);
 184                 break;
 185         case VERIFY_SHA3_384:
 186                 len = sizeof(struct vhdr_sha3_384);
 187                 break;
 188         case VERIFY_SHA3_512:
 189                 len = sizeof(struct vhdr_sha3_512);
 190                 break;
 191         case VERIFY_XXHASH:
 192                 len = sizeof(struct vhdr_xxhash);
 193                 break;
 194         case VERIFY_SHA1:
 195                 len = sizeof(struct vhdr_sha1);
 196                 break;
 197         case VERIFY_PATTERN_NO_HDR:
 198                 return 0;
 199         default:
 200                 log_err("fio: unknown verify header!\n");
 201                 assert(0);
 202         }
 203
 204         return len + sizeof(struct verify_header);
 205 }
 206
 207 static inline unsigned int hdr_size(struct thread_data *td,
 208                                     struct verify_header *hdr)
 209 {
 210         if (td->o.verify == VERIFY_PATTERN_NO_HDR)
 211                 return 0;
 212
 213         return __hdr_size(hdr->verify_type);
 214 }
 215
 216 static void *hdr_priv(struct verify_header *hdr)
 217 {
 218         void *priv = hdr;
 219
 220         return priv + sizeof(struct verify_header);
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Verify container, pass info to verify handlers and allow them to
 225  * pass info back in case of error
 226  */
 227 struct vcont {
 228         /*
 229          * Input
 230          */
 231         struct io_u *io_u;
 232         unsigned int hdr_num;
 233         struct thread_data *td;
 234
 235         /*
 236          * Output, only valid in case of error
 237          */
 238         const char *name;
 239         void *good_crc;
 240         void *bad_crc;
 241         unsigned int crc_len;
 242 };
 243
 244 #define DUMP_BUF_SZ     255
 245
 246 static void dump_buf(char *buf, unsigned int len, unsigned long long offset,
 247                      const char *type, struct fio_file *f)
 248 {
 249         char *ptr, *fname;
 250         char sep[2] = { FIO_OS_PATH_SEPARATOR, 0 };
 251         int ret, fd;
 252
 253         ptr = strdup(f->file_name);
 254
 255         if (asprintf(&fname, "%s%s%s.%llu.%s", aux_path ? : "",
 256                      aux_path ? sep : "", basename(ptr), offset, type) < 0) {
 257                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_VERIFY_BUF))
 258                         log_err("fio: not enough memory for dump buffer filename\n");
 259                 goto free_ptr;
 260         }
 261
 262         fd = open(fname, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY, 0644);
 263         if (fd < 0) {
 264                 perror("open verify buf file");
 265                 goto free_fname;
 266         }
 267
 268         while (len) {
 269                 ret = write(fd, buf, len);
 270                 if (!ret)
 271                         break;
 272                 else if (ret < 0) {
 273                         perror("write verify buf file");
 274                         break;
 275                 }
 276                 len -= ret;
 277                 buf += ret;
 278         }
 279
 280         close(fd);
 281         log_err("       %s data dumped as %s\n", type, fname);
 282
 283 free_fname:
 284         free(fname);
 285
 286 free_ptr:
 287         free(ptr);
 288 }
 289
 290 /*
 291  * Dump the contents of the read block and re-generate the correct data
 292  * and dump that too.
 293  */
 294 static void __dump_verify_buffers(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 295 {
 296         struct thread_data *td = vc->td;
 297         struct io_u *io_u = vc->io_u;
 298         unsigned long hdr_offset;
 299         struct io_u dummy;
 300         void *buf;
 301
 302         if (!td->o.verify_dump)
 303                 return;
 304
 305         /*
 306          * Dump the contents we just read off disk
 307          */
 308         hdr_offset = vc->hdr_num * hdr->len;
 309
 310         dump_buf(io_u->buf + hdr_offset, hdr->len, io_u->offset + hdr_offset,
 311                         "received", vc->io_u->file);
 312
 313         /*
 314          * Allocate a new buf and re-generate the original data
 315          */
 316         buf = malloc(io_u->buflen);
 317         dummy = *io_u;
 318         dummy.buf = buf;
 319         dummy.rand_seed = hdr->rand_seed;
 320         dummy.buf_filled_len = 0;
 321         dummy.buflen = io_u->buflen;
 322
 323         fill_pattern_headers(td, &dummy, hdr->rand_seed, 1);
 324
 325         dump_buf(buf + hdr_offset, hdr->len, io_u->offset + hdr_offset,
 326                         "expected", vc->io_u->file);
 327         free(buf);
 328 }
 329
 330 static void dump_verify_buffers(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 331 {
 332         struct thread_data *td = vc->td;
 333         struct verify_header shdr;
 334
 335         if (td->o.verify == VERIFY_PATTERN_NO_HDR) {
 336                 __fill_hdr(td, vc->io_u, &shdr, 0, vc->io_u->buflen, 0);
 337                 hdr = &shdr;
 338         }
 339
 340         __dump_verify_buffers(hdr, vc);
 341 }
 342
 343 static void log_verify_failure(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 344 {
 345         unsigned long long offset;
 346
 347         offset = vc->io_u->offset;
 348         offset += vc->hdr_num * hdr->len;
 349         log_err("%.8s: verify failed at file %s offset %llu, length %u"
 350                         " (requested block: offset=%llu, length=%llu)\n",
 351                         vc->name, vc->io_u->file->file_name, offset, hdr->len,
 352                         vc->io_u->offset, vc->io_u->buflen);
 353
 354         if (vc->good_crc && vc->bad_crc) {
 355                 log_err("       Expected CRC: ");
 356                 hexdump(vc->good_crc, vc->crc_len);
 357                 log_err("       Received CRC: ");
 358                 hexdump(vc->bad_crc, vc->crc_len);
 359         }
 360
 361         dump_verify_buffers(hdr, vc);
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Return data area 'header_num'
 366  */
 367 static inline void *io_u_verify_off(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 368 {
 369         return vc->io_u->buf + vc->hdr_num * hdr->len + hdr_size(vc->td, hdr);
 370 }
 371
 372 static int verify_io_u_pattern(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 373 {
 374         struct thread_data *td = vc->td;
 375         struct io_u *io_u = vc->io_u;
 376         char *buf, *pattern;
 377         unsigned int header_size = __hdr_size(td->o.verify);
 378         unsigned int len, mod, i, pattern_size;
 379         int rc;
 380
 381         pattern = td->o.verify_pattern;
 382         pattern_size = td->o.verify_pattern_bytes;
 383         assert(pattern_size != 0);
 384
 385         (void)paste_format_inplace(pattern, pattern_size,
 386                                    td->o.verify_fmt, td->o.verify_fmt_sz, io_u);
 387
 388         buf = (char *) hdr + header_size;
 389         len = get_hdr_inc(td, io_u) - header_size;
 390         mod = (get_hdr_inc(td, io_u) * vc->hdr_num + header_size) % pattern_size;
 391
 392         rc = cmp_pattern(pattern, pattern_size, mod, buf, len);
 393         if (!rc)
 394                 return 0;
 395
 396         /* Slow path, compare each byte */
 397         for (i = 0; i < len; i++) {
 398                 if (buf[i] != pattern[mod]) {
 399                         unsigned int bits;
 400
 401                         bits = hweight8(buf[i] ^ pattern[mod]);
 402                         log_err("fio: got pattern '%02x', wanted '%02x'. Bad bits %d\n",
 403                                 (unsigned char)buf[i],
 404                                 (unsigned char)pattern[mod],
 405                                 bits);
 406                         log_err("fio: bad pattern block offset %u\n", i);
 407                         vc->name = "pattern";
 408                         log_verify_failure(hdr, vc);
 409                         return EILSEQ;
 410                 }
 411                 mod++;
 412                 if (mod == td->o.verify_pattern_bytes)
 413                         mod = 0;
 414         }
 415
 416         /* Unreachable line */
 417         assert(0);
 418         return EILSEQ;
 419 }
 420
 421 static int verify_io_u_xxhash(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 422 {
 423         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 424         struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
 425         uint32_t hash;
 426         void *state;
 427
 428         dprint(FD_VERIFY, "xxhash verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 429
 430         state = XXH32_init(1);
 431         XXH32_update(state, p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 432         hash = XXH32_digest(state);
 433
 434         if (vh->hash == hash)
 435                 return 0;
 436
 437         vc->name = "xxhash";
 438         vc->good_crc = &vh->hash;
 439         vc->bad_crc = &hash;
 440         vc->crc_len = sizeof(hash);
 441         log_verify_failure(hdr, vc);
 442         return EILSEQ;
 443 }
 444
 445 static int verify_io_u_sha3(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc,
 446                             struct fio_sha3_ctx *sha3_ctx, uint8_t *sha,
 447                             unsigned int sha_size, const char *name)
 448 {
 449         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 450
 451         dprint(FD_VERIFY, "%s verify io_u %p, len %u\n", name, vc->io_u, hdr->len);
 452
 453         fio_sha3_update(sha3_ctx, p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 454         fio_sha3_final(sha3_ctx);
 455
 456         if (!memcmp(sha, sha3_ctx->sha, sha_size))
 457                 return 0;
 458
 459         vc->name = name;
 460         vc->good_crc = sha;
 461         vc->bad_crc = sha3_ctx->sha;
 462         vc->crc_len = sha_size;
 463         log_verify_failure(hdr, vc);
 464         return EILSEQ;
 465 }
 466
 467 static int verify_io_u_sha3_224(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 468 {
 469         struct vhdr_sha3_224 *vh = hdr_priv(hdr);
 470         uint8_t sha[SHA3_224_DIGEST_SIZE];
 471         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
 472                 .sha = sha,
 473         };
 474
 475         fio_sha3_224_init(&sha3_ctx);
 476
 477         return verify_io_u_sha3(hdr, vc, &sha3_ctx, vh->sha,
 478                                 SHA3_224_DIGEST_SIZE, "sha3-224");
 479 }
 480
 481 static int verify_io_u_sha3_256(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 482 {
 483         struct vhdr_sha3_256 *vh = hdr_priv(hdr);
 484         uint8_t sha[SHA3_256_DIGEST_SIZE];
 485         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
 486                 .sha = sha,
 487         };
 488
 489         fio_sha3_256_init(&sha3_ctx);
 490
 491         return verify_io_u_sha3(hdr, vc, &sha3_ctx, vh->sha,
 492                                 SHA3_256_DIGEST_SIZE, "sha3-256");
 493 }
 494
 495 static int verify_io_u_sha3_384(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 496 {
 497         struct vhdr_sha3_384 *vh = hdr_priv(hdr);
 498         uint8_t sha[SHA3_384_DIGEST_SIZE];
 499         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
 500                 .sha = sha,
 501         };
 502
 503         fio_sha3_384_init(&sha3_ctx);
 504
 505         return verify_io_u_sha3(hdr, vc, &sha3_ctx, vh->sha,
 506                                 SHA3_384_DIGEST_SIZE, "sha3-384");
 507 }
 508
 509 static int verify_io_u_sha3_512(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 510 {
 511         struct vhdr_sha3_512 *vh = hdr_priv(hdr);
 512         uint8_t sha[SHA3_512_DIGEST_SIZE];
 513         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
 514                 .sha = sha,
 515         };
 516
 517         fio_sha3_512_init(&sha3_ctx);
 518
 519         return verify_io_u_sha3(hdr, vc, &sha3_ctx, vh->sha,
 520                                 SHA3_512_DIGEST_SIZE, "sha3-512");
 521 }
 522
 523 static int verify_io_u_sha512(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 524 {
 525         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 526         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
 527         uint8_t sha512[128];
 528         struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
 529                 .buf = sha512,
 530         };
 531
 532         dprint(FD_VERIFY, "sha512 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 533
 534         fio_sha512_init(&sha512_ctx);
 535         fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 536
 537         if (!memcmp(vh->sha512, sha512_ctx.buf, sizeof(sha512)))
 538                 return 0;
 539
 540         vc->name = "sha512";
 541         vc->good_crc = vh->sha512;
 542         vc->bad_crc = sha512_ctx.buf;
 543         vc->crc_len = sizeof(vh->sha512);
 544         log_verify_failure(hdr, vc);
 545         return EILSEQ;
 546 }
 547
 548 static int verify_io_u_sha256(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 549 {
 550         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 551         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
 552         uint8_t sha256[64];
 553         struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
 554                 .buf = sha256,
 555         };
 556
 557         dprint(FD_VERIFY, "sha256 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 558
 559         fio_sha256_init(&sha256_ctx);
 560         fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 561         fio_sha256_final(&sha256_ctx);
 562
 563         if (!memcmp(vh->sha256, sha256_ctx.buf, sizeof(sha256)))
 564                 return 0;
 565
 566         vc->name = "sha256";
 567         vc->good_crc = vh->sha256;
 568         vc->bad_crc = sha256_ctx.buf;
 569         vc->crc_len = sizeof(vh->sha256);
 570         log_verify_failure(hdr, vc);
 571         return EILSEQ;
 572 }
 573
 574 static int verify_io_u_sha1(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 575 {
 576         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 577         struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
 578         uint32_t sha1[5];
 579         struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
 580                 .H = sha1,
 581         };
 582
 583         dprint(FD_VERIFY, "sha1 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 584
 585         fio_sha1_init(&sha1_ctx);
 586         fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 587         fio_sha1_final(&sha1_ctx);
 588
 589         if (!memcmp(vh->sha1, sha1_ctx.H, sizeof(sha1)))
 590                 return 0;
 591
 592         vc->name = "sha1";
 593         vc->good_crc = vh->sha1;
 594         vc->bad_crc = sha1_ctx.H;
 595         vc->crc_len = sizeof(vh->sha1);
 596         log_verify_failure(hdr, vc);
 597         return EILSEQ;
 598 }
 599
 600 static int verify_io_u_crc7(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 601 {
 602         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 603         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
 604         unsigned char c;
 605
 606         dprint(FD_VERIFY, "crc7 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 607
 608         c = fio_crc7(p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 609
 610         if (c == vh->crc7)
 611                 return 0;
 612
 613         vc->name = "crc7";
 614         vc->good_crc = &vh->crc7;
 615         vc->bad_crc = &c;
 616         vc->crc_len = 1;
 617         log_verify_failure(hdr, vc);
 618         return EILSEQ;
 619 }
 620
 621 static int verify_io_u_crc16(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 622 {
 623         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 624         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
 625         unsigned short c;
 626
 627         dprint(FD_VERIFY, "crc16 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 628
 629         c = fio_crc16(p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 630
 631         if (c == vh->crc16)
 632                 return 0;
 633
 634         vc->name = "crc16";
 635         vc->good_crc = &vh->crc16;
 636         vc->bad_crc = &c;
 637         vc->crc_len = 2;
 638         log_verify_failure(hdr, vc);
 639         return EILSEQ;
 640 }
 641
 642 static int verify_io_u_crc64(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 643 {
 644         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 645         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
 646         unsigned long long c;
 647
 648         dprint(FD_VERIFY, "crc64 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 649
 650         c = fio_crc64(p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 651
 652         if (c == vh->crc64)
 653                 return 0;
 654
 655         vc->name = "crc64";
 656         vc->good_crc = &vh->crc64;
 657         vc->bad_crc = &c;
 658         vc->crc_len = 8;
 659         log_verify_failure(hdr, vc);
 660         return EILSEQ;
 661 }
 662
 663 static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 664 {
 665         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 666         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 667         uint32_t c;
 668
 669         dprint(FD_VERIFY, "crc32 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 670
 671         c = fio_crc32(p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 672
 673         if (c == vh->crc32)
 674                 return 0;
 675
 676         vc->name = "crc32";
 677         vc->good_crc = &vh->crc32;
 678         vc->bad_crc = &c;
 679         vc->crc_len = 4;
 680         log_verify_failure(hdr, vc);
 681         return EILSEQ;
 682 }
 683
 684 static int verify_io_u_crc32c(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 685 {
 686         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 687         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 688         uint32_t c;
 689
 690         dprint(FD_VERIFY, "crc32c verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 691
 692         c = fio_crc32c(p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 693
 694         if (c == vh->crc32)
 695                 return 0;
 696
 697         vc->name = "crc32c";
 698         vc->good_crc = &vh->crc32;
 699         vc->bad_crc = &c;
 700         vc->crc_len = 4;
 701         log_verify_failure(hdr, vc);
 702         return EILSEQ;
 703 }
 704
 705 static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 706 {
 707         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
 708         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
 709         uint32_t hash[MD5_HASH_WORDS];
 710         struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
 711                 .hash = hash,
 712         };
 713
 714         dprint(FD_VERIFY, "md5 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 715
 716         fio_md5_init(&md5_ctx);
 717         fio_md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - hdr_size(vc->td, hdr));
 718         fio_md5_final(&md5_ctx);
 719
 720         if (!memcmp(vh->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(hash)))
 721                 return 0;
 722
 723         vc->name = "md5";
 724         vc->good_crc = vh->md5_digest;
 725         vc->bad_crc = md5_ctx.hash;
 726         vc->crc_len = sizeof(hash);
 727         log_verify_failure(hdr, vc);
 728         return EILSEQ;
 729 }
 730
 731 /*
 732  * Push IO verification to a separate thread
 733  */
 734 int verify_io_u_async(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr)
 735 {
 736         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
 737
 738         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
 739
 740         if (io_u->file)
 741                 put_file_log(td, io_u->file);
 742
 743         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 744                 td->cur_depth--;
 745                 io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
 746         }
 747         flist_add_tail(&io_u->verify_list, &td->verify_list);
 748         *io_u_ptr = NULL;
 749
 750         pthread_cond_signal(&td->verify_cond);
 751         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
 752         return 0;
 753 }
 754
 755 /*
 756  * Thanks Rusty, for spending the time so I don't have to.
 757  *
 758  * http://rusty.ozlabs.org/?p=560
 759  */
 760 static int mem_is_zero(const void *data, size_t length)
 761 {
 762         const unsigned char *p = data;
 763         size_t len;
 764
 765         /* Check first 16 bytes manually */
 766         for (len = 0; len < 16; len++) {
 767                 if (!length)
 768                         return 1;
 769                 if (*p)
 770                         return 0;
 771                 p++;
 772                 length--;
 773         }
 774
 775         /* Now we know that's zero, memcmp with self. */
 776         return memcmp(data, p, length) == 0;
 777 }
 778
 779 static int mem_is_zero_slow(const void *data, size_t length, size_t *offset)
 780 {
 781         const unsigned char *p = data;
 782
 783         *offset = 0;
 784         while (length) {
 785                 if (*p)
 786                         break;
 787                 (*offset)++;
 788                 length--;
 789                 p++;
 790         }
 791
 792         return !length;
 793 }
 794
 795 static int verify_trimmed_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 796 {
 797         size_t offset;
 798
 799         if (!td->o.trim_zero)
 800                 return 0;
 801
 802         if (mem_is_zero(io_u->buf, io_u->buflen))
 803                 return 0;
 804
 805         mem_is_zero_slow(io_u->buf, io_u->buflen, &offset);
 806
 807         log_err("trim: verify failed at file %s offset %llu, length %llu"
 808                 ", block offset %lu\n",
 809                         io_u->file->file_name, io_u->offset, io_u->buflen,
 810                         (unsigned long) offset);
 811         return EILSEQ;
 812 }
 813
 814 static int verify_header(struct io_u *io_u, struct thread_data *td,
 815                          struct verify_header *hdr, unsigned int hdr_num,
 816                          unsigned int hdr_len)
 817 {
 818         void *p = hdr;
 819         uint32_t crc;
 820
 821         if (hdr->magic != FIO_HDR_MAGIC) {
 822                 log_err("verify: bad magic header %x, wanted %x",
 823                         hdr->magic, FIO_HDR_MAGIC);
 824                 goto err;
 825         }
 826         if (hdr->len != hdr_len) {
 827                 log_err("verify: bad header length %u, wanted %u",
 828                         hdr->len, hdr_len);
 829                 goto err;
 830         }
 831         if (hdr->rand_seed != io_u->rand_seed) {
 832                 log_err("verify: bad header rand_seed %"PRIu64
 833                         ", wanted %"PRIu64,
 834                         hdr->rand_seed, io_u->rand_seed);
 835                 goto err;
 836         }
 837         if (hdr->offset != io_u->offset + hdr_num * td->o.verify_interval) {
 838                 log_err("verify: bad header offset %"PRIu64
 839                         ", wanted %llu",
 840                         hdr->offset, io_u->offset);
 841                 goto err;
 842         }
 843
 844         /*
 845          * For read-only workloads, the program cannot be certain of the
 846          * last numberio written to a block. Checking of numberio will be
 847          * done only for workloads that write data.  For verify_only,
 848          * numberio will be checked in the last iteration when the correct
 849          * state of numberio, that would have been written to each block
 850          * in a previous run of fio, has been reached.
 851          */
 852         if (td_write(td) && (td_min_bs(td) == td_max_bs(td)) &&
 853             !td->o.time_based)
 854                 if (!td->o.verify_only || td->o.loops == 0)
 855                         if (hdr->numberio != io_u->numberio) {
 856                                 log_err("verify: bad header numberio %"PRIu16
 857                                         ", wanted %"PRIu16,
 858                                         hdr->numberio, io_u->numberio);
 859                                 goto err;
 860                         }
 861
 862         crc = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
 863         if (crc != hdr->crc32) {
 864                 log_err("verify: bad header crc %x, calculated %x",
 865                         hdr->crc32, crc);
 866                 goto err;
 867         }
 868         return 0;
 869
 870 err:
 871         log_err(" at file %s offset %llu, length %u"
 872                 " (requested block: offset=%llu, length=%llu)\n",
 873                 io_u->file->file_name,
 874                 io_u->offset + hdr_num * hdr_len, hdr_len,
 875                 io_u->offset, io_u->buflen);
 876
 877         if (td->o.verify_dump)
 878                 dump_buf(p, hdr_len, io_u->offset + hdr_num * hdr_len,
 879                                 "hdr_fail", io_u->file);
 880
 881         return EILSEQ;
 882 }
 883
 884 int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr)
 885 {
 886         struct verify_header *hdr;
 887         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
 888         unsigned int header_size, hdr_inc, hdr_num = 0;
 889         void *p;
 890         int ret;
 891
 892         if (td->o.verify == VERIFY_NULL || io_u->ddir != DDIR_READ)
 893                 return 0;
 894         /*
 895          * If the IO engine is faking IO (like null), then just pretend
 896          * we verified everything.
 897          */
 898         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_FAKEIO))
 899                 return 0;
 900
 901         if (io_u->flags & IO_U_F_TRIMMED) {
 902                 ret = verify_trimmed_io_u(td, io_u);
 903                 goto done;
 904         }
 905
 906         hdr_inc = get_hdr_inc(td, io_u);
 907
 908         ret = 0;
 909         for (p = io_u->buf; p < io_u->buf + io_u->buflen;
 910              p += hdr_inc, hdr_num++) {
 911                 struct vcont vc = {
 912                         .io_u           = io_u,
 913                         .hdr_num        = hdr_num,
 914                         .td             = td,
 915                 };
 916                 unsigned int verify_type;
 917
 918                 if (ret && td->o.verify_fatal)
 919                         break;
 920
 921                 header_size = __hdr_size(td->o.verify);
 922                 if (td->o.verify_offset)
 923                         memswp(p, p + td->o.verify_offset, header_size);
 924                 hdr = p;
 925
 926                 /*
 927                  * Make rand_seed check pass when have verify_backlog.
 928                  */
 929                 if (!td_rw(td) || (td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
 930                         io_u->rand_seed = hdr->rand_seed;
 931
 932                 if (td->o.verify != VERIFY_PATTERN_NO_HDR) {
 933                         ret = verify_header(io_u, td, hdr, hdr_num, hdr_inc);
 934                         if (ret)
 935                                 return ret;
 936                 }
 937
 938                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 939                         verify_type = td->o.verify;
 940                 else
 941                         verify_type = hdr->verify_type;
 942
 943                 switch (verify_type) {
 944                 case VERIFY_HDR_ONLY:
 945                         /* Header is always verified, check if pattern is left
 946                          * for verification. */
 947                         if (td->o.verify_pattern_bytes)
 948                                 ret = verify_io_u_pattern(hdr, &vc);
 949                         break;
 950                 case VERIFY_MD5:
 951                         ret = verify_io_u_md5(hdr, &vc);
 952                         break;
 953                 case VERIFY_CRC64:
 954                         ret = verify_io_u_crc64(hdr, &vc);
 955                         break;
 956                 case VERIFY_CRC32C:
 957                 case VERIFY_CRC32C_INTEL:
 958                         ret = verify_io_u_crc32c(hdr, &vc);
 959                         break;
 960                 case VERIFY_CRC32:
 961                         ret = verify_io_u_crc32(hdr, &vc);
 962                         break;
 963                 case VERIFY_CRC16:
 964                         ret = verify_io_u_crc16(hdr, &vc);
 965                         break;
 966                 case VERIFY_CRC7:
 967                         ret = verify_io_u_crc7(hdr, &vc);
 968                         break;
 969                 case VERIFY_SHA256:
 970                         ret = verify_io_u_sha256(hdr, &vc);
 971                         break;
 972                 case VERIFY_SHA512:
 973                         ret = verify_io_u_sha512(hdr, &vc);
 974                         break;
 975                 case VERIFY_SHA3_224:
 976                         ret = verify_io_u_sha3_224(hdr, &vc);
 977                         break;
 978                 case VERIFY_SHA3_256:
 979                         ret = verify_io_u_sha3_256(hdr, &vc);
 980                         break;
 981                 case VERIFY_SHA3_384:
 982                         ret = verify_io_u_sha3_384(hdr, &vc);
 983                         break;
 984                 case VERIFY_SHA3_512:
 985                         ret = verify_io_u_sha3_512(hdr, &vc);
 986                         break;
 987                 case VERIFY_XXHASH:
 988                         ret = verify_io_u_xxhash(hdr, &vc);
 989                         break;
 990                 case VERIFY_SHA1:
 991                         ret = verify_io_u_sha1(hdr, &vc);
 992                         break;
 993                 case VERIFY_PATTERN:
 994                 case VERIFY_PATTERN_NO_HDR:
 995                         ret = verify_io_u_pattern(hdr, &vc);
 996                         break;
 997                 default:
 998                         log_err("Bad verify type %u\n", hdr->verify_type);
 999                         ret = EINVAL;
1000                 }
1001
1002                 if (ret && verify_type != hdr->verify_type)
1003                         log_err("fio: verify type mismatch (%u media, %u given)\n",
1004                                         hdr->verify_type, verify_type);
1005         }
1006
1007 done:
1008         if (ret && td->o.verify_fatal)
1009                 fio_mark_td_terminate(td);
1010
1011         return ret;
1012 }
1013
1014 static void fill_xxhash(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1015 {
1016         struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
1017         void *state;
1018
1019         state = XXH32_init(1);
1020         XXH32_update(state, p, len);
1021         vh->hash = XXH32_digest(state);
1022 }
1023
1024 static void fill_sha3(struct fio_sha3_ctx *sha3_ctx, void *p, unsigned int len)
1025 {
1026         fio_sha3_update(sha3_ctx, p, len);
1027         fio_sha3_final(sha3_ctx);
1028 }
1029
1030 static void fill_sha3_224(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1031 {
1032         struct vhdr_sha3_224 *vh = hdr_priv(hdr);
1033         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
1034                 .sha = vh->sha,
1035         };
1036
1037         fio_sha3_224_init(&sha3_ctx);
1038         fill_sha3(&sha3_ctx, p, len);
1039 }
1040
1041 static void fill_sha3_256(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1042 {
1043         struct vhdr_sha3_256 *vh = hdr_priv(hdr);
1044         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
1045                 .sha = vh->sha,
1046         };
1047
1048         fio_sha3_256_init(&sha3_ctx);
1049         fill_sha3(&sha3_ctx, p, len);
1050 }
1051
1052 static void fill_sha3_384(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1053 {
1054         struct vhdr_sha3_384 *vh = hdr_priv(hdr);
1055         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
1056                 .sha = vh->sha,
1057         };
1058
1059         fio_sha3_384_init(&sha3_ctx);
1060         fill_sha3(&sha3_ctx, p, len);
1061 }
1062
1063 static void fill_sha3_512(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1064 {
1065         struct vhdr_sha3_512 *vh = hdr_priv(hdr);
1066         struct fio_sha3_ctx sha3_ctx = {
1067                 .sha = vh->sha,
1068         };
1069
1070         fio_sha3_512_init(&sha3_ctx);
1071         fill_sha3(&sha3_ctx, p, len);
1072 }
1073
1074 static void fill_sha512(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1075 {
1076         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
1077         struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
1078                 .buf = vh->sha512,
1079         };
1080
1081         fio_sha512_init(&sha512_ctx);
1082         fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, len);
1083 }
1084
1085 static void fill_sha256(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1086 {
1087         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
1088         struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
1089                 .buf = vh->sha256,
1090         };
1091
1092         fio_sha256_init(&sha256_ctx);
1093         fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, len);
1094         fio_sha256_final(&sha256_ctx);
1095 }
1096
1097 static void fill_sha1(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1098 {
1099         struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
1100         struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
1101                 .H = vh->sha1,
1102         };
1103
1104         fio_sha1_init(&sha1_ctx);
1105         fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, len);
1106         fio_sha1_final(&sha1_ctx);
1107 }
1108
1109 static void fill_crc7(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1110 {
1111         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
1112
1113         vh->crc7 = fio_crc7(p, len);
1114 }
1115
1116 static void fill_crc16(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1117 {
1118         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
1119
1120         vh->crc16 = fio_crc16(p, len);
1121 }
1122
1123 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1124 {
1125         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
1126
1127         vh->crc32 = fio_crc32(p, len);
1128 }
1129
1130 static void fill_crc32c(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1131 {
1132         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
1133
1134         vh->crc32 = fio_crc32c(p, len);
1135 }
1136
1137 static void fill_crc64(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1138 {
1139         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
1140
1141         vh->crc64 = fio_crc64(p, len);
1142 }
1143
1144 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
1145 {
1146         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
1147         struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
1148                 .hash = (uint32_t *) vh->md5_digest,
1149         };
1150
1151         fio_md5_init(&md5_ctx);
1152         fio_md5_update(&md5_ctx, p, len);
1153         fio_md5_final(&md5_ctx);
1154 }
1155
1156 static void __fill_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1157                        struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
1158                        unsigned int header_len, uint64_t rand_seed)
1159 {
1160         void *p = hdr;
1161
1162         hdr->magic = FIO_HDR_MAGIC;
1163         hdr->verify_type = td->o.verify;
1164         hdr->len = header_len;
1165         hdr->rand_seed = rand_seed;
1166         hdr->offset = io_u->offset + header_num * td->o.verify_interval;
1167         hdr->time_sec = io_u->start_time.tv_sec;
1168         hdr->time_nsec = io_u->start_time.tv_nsec;
1169         hdr->thread = td->thread_number;
1170         hdr->numberio = io_u->numberio;
1171         hdr->crc32 = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
1172 }
1173
1174
1175 static void fill_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1176                      struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
1177                      unsigned int header_len, uint64_t rand_seed)
1178 {
1179         if (td->o.verify != VERIFY_PATTERN_NO_HDR)
1180                 __fill_hdr(td, io_u, hdr, header_num, header_len, rand_seed);
1181 }
1182
1183 static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1184                          struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
1185                          unsigned int header_len)
1186 {
1187         unsigned int data_len;
1188         void *data;
1189         char *p;
1190
1191         p = (char *) hdr;
1192
1193         fill_hdr(td, io_u, hdr, header_num, header_len, io_u->rand_seed);
1194
1195         if (header_len <= hdr_size(td, hdr)) {
1196                 td_verror(td, EINVAL, "Blocksize too small");
1197                 return;
1198         }
1199         data_len = header_len - hdr_size(td, hdr);
1200
1201         data = p + hdr_size(td, hdr);
1202         switch (td->o.verify) {
1203         case VERIFY_MD5:
1204                 dprint(FD_VERIFY, "fill md5 io_u %p, len %u\n",
1205                                                 io_u, hdr->len);
1206                 fill_md5(hdr, data, data_len);
1207                 break;
1208         case VERIFY_CRC64:
1209                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc64 io_u %p, len %u\n",
1210                                                 io_u, hdr->len);
1211                 fill_crc64(hdr, data, data_len);
1212                 break;
1213         case VERIFY_CRC32C:
1214         case VERIFY_CRC32C_INTEL:
1215                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc32c io_u %p, len %u\n",
1216                                                 io_u, hdr->len);
1217                 fill_crc32c(hdr, data, data_len);
1218                 break;
1219         case VERIFY_CRC32:
1220                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc32 io_u %p, len %u\n",
1221                                                 io_u, hdr->len);
1222                 fill_crc32(hdr, data, data_len);
1223                 break;
1224         case VERIFY_CRC16:
1225                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc16 io_u %p, len %u\n",
1226                                                 io_u, hdr->len);
1227                 fill_crc16(hdr, data, data_len);
1228                 break;
1229         case VERIFY_CRC7:
1230                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc7 io_u %p, len %u\n",
1231                                                 io_u, hdr->len);
1232                 fill_crc7(hdr, data, data_len);
1233                 break;
1234         case VERIFY_SHA256:
1235                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha256 io_u %p, len %u\n",
1236                                                 io_u, hdr->len);
1237                 fill_sha256(hdr, data, data_len);
1238                 break;
1239         case VERIFY_SHA512:
1240                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha512 io_u %p, len %u\n",
1241                                                 io_u, hdr->len);
1242                 fill_sha512(hdr, data, data_len);
1243                 break;
1244         case VERIFY_SHA3_224:
1245                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha3-224 io_u %p, len %u\n",
1246                                                 io_u, hdr->len);
1247                 fill_sha3_224(hdr, data, data_len);
1248                 break;
1249         case VERIFY_SHA3_256:
1250                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha3-256 io_u %p, len %u\n",
1251                                                 io_u, hdr->len);
1252                 fill_sha3_256(hdr, data, data_len);
1253                 break;
1254         case VERIFY_SHA3_384:
1255                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha3-384 io_u %p, len %u\n",
1256                                                 io_u, hdr->len);
1257                 fill_sha3_384(hdr, data, data_len);
1258                 break;
1259         case VERIFY_SHA3_512:
1260                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha3-512 io_u %p, len %u\n",
1261                                                 io_u, hdr->len);
1262                 fill_sha3_512(hdr, data, data_len);
1263                 break;
1264         case VERIFY_XXHASH:
1265                 dprint(FD_VERIFY, "fill xxhash io_u %p, len %u\n",
1266                                                 io_u, hdr->len);
1267                 fill_xxhash(hdr, data, data_len);
1268                 break;
1269         case VERIFY_SHA1:
1270                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha1 io_u %p, len %u\n",
1271                                                 io_u, hdr->len);
1272                 fill_sha1(hdr, data, data_len);
1273                 break;
1274         case VERIFY_HDR_ONLY:
1275         case VERIFY_PATTERN:
1276         case VERIFY_PATTERN_NO_HDR:
1277                 /* nothing to do here */
1278                 break;
1279         default:
1280                 log_err("fio: bad verify type: %d\n", td->o.verify);
1281                 assert(0);
1282         }
1283
1284         if (td->o.verify_offset && hdr_size(td, hdr))
1285                 memswp(p, p + td->o.verify_offset, hdr_size(td, hdr));
1286 }
1287
1288 /*
1289  * fill body of io_u->buf with random data and add a header with the
1290  * checksum of choice
1291  */
1292 void populate_verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1293 {
1294         if (td->o.verify == VERIFY_NULL)
1295                 return;
1296
1297         io_u->numberio = td->io_issues[io_u->ddir];
1298
1299         fill_pattern_headers(td, io_u, 0, 0);
1300 }
1301
1302 int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1303 {
1304         struct io_piece *ipo = NULL;
1305
1306         /*
1307          * this io_u is from a requeue, we already filled the offsets
1308          */
1309         if (io_u->file)
1310                 return 0;
1311
1312         if (!RB_EMPTY_ROOT(&td->io_hist_tree)) {
1313                 struct fio_rb_node *n = rb_first(&td->io_hist_tree);
1314
1315                 ipo = rb_entry(n, struct io_piece, rb_node);
1316
1317                 /*
1318                  * Ensure that the associated IO has completed
1319                  */
1320                 read_barrier();
1321                 if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
1322                         goto nothing;
1323
1324                 rb_erase(n, &td->io_hist_tree);
1325                 assert(ipo->flags & IP_F_ONRB);
1326                 ipo->flags &= ~IP_F_ONRB;
1327         } else if (!flist_empty(&td->io_hist_list)) {
1328                 ipo = flist_first_entry(&td->io_hist_list, struct io_piece, list);
1329
1330                 /*
1331                  * Ensure that the associated IO has completed
1332                  */
1333                 read_barrier();
1334                 if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
1335                         goto nothing;
1336
1337                 flist_del(&ipo->list);
1338                 assert(ipo->flags & IP_F_ONLIST);
1339                 ipo->flags &= ~IP_F_ONLIST;
1340         }
1341
1342         if (ipo) {
1343                 td->io_hist_len--;
1344
1345                 io_u->offset = ipo->offset;
1346                 io_u->buflen = ipo->len;
1347                 io_u->numberio = ipo->numberio;
1348                 io_u->file = ipo->file;
1349                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_VER_LIST);
1350
1351                 if (ipo->flags & IP_F_TRIMMED)
1352                         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_TRIMMED);
1353
1354                 if (!fio_file_open(io_u->file)) {
1355                         int r = td_io_open_file(td, io_u->file);
1356
1357                         if (r) {
1358                                 dprint(FD_VERIFY, "failed file %s open\n",
1359                                                 io_u->file->file_name);
1360                                 return 1;
1361                         }
1362                 }
1363
1364                 get_file(ipo->file);
1365                 assert(fio_file_open(io_u->file));
1366                 io_u->ddir = DDIR_READ;
1367                 io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1368                 io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1369
1370                 remove_trim_entry(td, ipo);
1371                 free(ipo);
1372                 dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: ret io_u %p\n", io_u);
1373
1374                 if (!td->o.verify_pattern_bytes) {
1375                         io_u->rand_seed = __rand(&td->verify_state);
1376                         if (sizeof(int) != sizeof(long *))
1377                                 io_u->rand_seed *= __rand(&td->verify_state);
1378                 }
1379                 return 0;
1380         }
1381
1382 nothing:
1383         dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: empty\n");
1384         return 1;
1385 }
1386
1387 void fio_verify_init(struct thread_data *td)
1388 {
1389         if (td->o.verify == VERIFY_CRC32C_INTEL ||
1390             td->o.verify == VERIFY_CRC32C) {
1391                 crc32c_arm64_probe();
1392                 crc32c_intel_probe();
1393         }
1394 }
1395
1396 static void *verify_async_thread(void *data)
1397 {
1398         struct thread_data *td = data;
1399         struct io_u *io_u;
1400         int ret = 0;
1401
1402         if (fio_option_is_set(&td->o, verify_cpumask) &&
1403             fio_setaffinity(td->pid, td->o.verify_cpumask)) {
1404                 log_err("fio: failed setting verify thread affinity\n");
1405                 goto done;
1406         }
1407
1408         do {
1409                 FLIST_HEAD(list);
1410
1411                 read_barrier();
1412                 if (td->verify_thread_exit)
1413                         break;
1414
1415                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1416
1417                 while (flist_empty(&td->verify_list) &&
1418                        !td->verify_thread_exit) {
1419                         ret = pthread_cond_wait(&td->verify_cond,
1420                                                         &td->io_u_lock);
1421                         if (ret) {
1422                                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1423                                 break;
1424                         }
1425                 }
1426
1427                 flist_splice_init(&td->verify_list, &list);
1428                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1429
1430                 if (flist_empty(&list))
1431                         continue;
1432
1433                 while (!flist_empty(&list)) {
1434                         io_u = flist_first_entry(&list, struct io_u, verify_list);
1435                         flist_del_init(&io_u->verify_list);
1436
1437                         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_NO_FILE_PUT);
1438                         ret = verify_io_u(td, &io_u);
1439
1440                         put_io_u(td, io_u);
1441                         if (!ret)
1442                                 continue;
1443                         if (td_non_fatal_error(td, ERROR_TYPE_VERIFY_BIT, ret)) {
1444                                 update_error_count(td, ret);
1445                                 td_clear_error(td);
1446                                 ret = 0;
1447                         }
1448                 }
1449         } while (!ret);
1450
1451         if (ret) {
1452                 td_verror(td, ret, "async_verify");
1453                 if (td->o.verify_fatal)
1454                         fio_mark_td_terminate(td);
1455         }
1456
1457 done:
1458         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1459         td->nr_verify_threads--;
1460         pthread_cond_signal(&td->free_cond);
1461         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1462
1463         return NULL;
1464 }
1465
1466 int verify_async_init(struct thread_data *td)
1467 {
1468         int i, ret;
1469         pthread_attr_t attr;
1470
1471         pthread_attr_init(&attr);
1472         pthread_attr_setstacksize(&attr, 2 * PTHREAD_STACK_MIN);
1473
1474         td->verify_thread_exit = 0;
1475
1476         td->verify_threads = malloc(sizeof(pthread_t) * td->o.verify_async);
1477         for (i = 0; i < td->o.verify_async; i++) {
1478                 ret = pthread_create(&td->verify_threads[i], &attr,
1479                                         verify_async_thread, td);
1480                 if (ret) {
1481                         log_err("fio: async verify creation failed: %s\n",
1482                                         strerror(ret));
1483                         break;
1484                 }
1485                 ret = pthread_detach(td->verify_threads[i]);
1486                 if (ret) {
1487                         log_err("fio: async verify thread detach failed: %s\n",
1488                                         strerror(ret));
1489                         break;
1490                 }
1491                 td->nr_verify_threads++;
1492         }
1493
1494         pthread_attr_destroy(&attr);
1495
1496         if (i != td->o.verify_async) {
1497                 log_err("fio: only %d verify threads started, exiting\n", i);
1498
1499                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1500                 td->verify_thread_exit = 1;
1501                 pthread_cond_broadcast(&td->verify_cond);
1502                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1503
1504                 return 1;
1505         }
1506
1507         return 0;
1508 }
1509
1510 void verify_async_exit(struct thread_data *td)
1511 {
1512         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1513         td->verify_thread_exit = 1;
1514         pthread_cond_broadcast(&td->verify_cond);
1515
1516         while (td->nr_verify_threads)
1517                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1518
1519         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1520         free(td->verify_threads);
1521         td->verify_threads = NULL;
1522 }
1523
1524 int paste_blockoff(char *buf, unsigned int len, void *priv)
1525 {
1526         struct io_u *io = priv;
1527         unsigned long long off;
1528
1529         typecheck(__typeof__(off), io->offset);
1530         off = cpu_to_le64((uint64_t)io->offset);
1531         len = min(len, (unsigned int)sizeof(off));
1532         memcpy(buf, &off, len);
1533         return 0;
1534 }
1535
1536 static int __fill_file_completions(struct thread_data *td,
1537                                    struct thread_io_list *s,
1538                                    struct fio_file *f, unsigned int *index)
1539 {
1540         unsigned int comps;
1541         int i, j;
1542
1543         if (!f->last_write_comp)
1544                 return 0;
1545
1546         if (td->io_blocks[DDIR_WRITE] < td->o.iodepth)
1547                 comps = td->io_blocks[DDIR_WRITE];
1548         else
1549                 comps = td->o.iodepth;
1550
1551         j = f->last_write_idx - 1;
1552         for (i = 0; i < comps; i++) {
1553                 if (j == -1)
1554                         j = td->o.iodepth - 1;
1555                 s->comps[*index].fileno = __cpu_to_le64(f->fileno);
1556                 s->comps[*index].offset = cpu_to_le64(f->last_write_comp[j]);
1557                 (*index)++;
1558                 j--;
1559         }
1560
1561         return comps;
1562 }
1563
1564 static int fill_file_completions(struct thread_data *td,
1565                                  struct thread_io_list *s, unsigned int *index)
1566 {
1567         struct fio_file *f;
1568         unsigned int i;
1569         int comps = 0;
1570
1571         for_each_file(td, f, i)
1572                 comps += __fill_file_completions(td, s, f, index);
1573
1574         return comps;
1575 }
1576
1577 struct all_io_list *get_all_io_list(int save_mask, size_t *sz)
1578 {
1579         struct all_io_list *rep;
1580         struct thread_data *td;
1581         size_t depth;
1582         void *next;
1583         int i, nr;
1584
1585         compiletime_assert(sizeof(struct all_io_list) == 8, "all_io_list");
1586
1587         /*
1588          * Calculate reply space needed. We need one 'io_state' per thread,
1589          * and the size will vary depending on depth.
1590          */
1591         depth = 0;
1592         nr = 0;
1593         for_each_td(td, i) {
1594                 if (save_mask != IO_LIST_ALL && (i + 1) != save_mask)
1595                         continue;
1596                 td->stop_io = 1;
1597                 td->flags |= TD_F_VSTATE_SAVED;
1598                 depth += (td->o.iodepth * td->o.nr_files);
1599                 nr++;
1600         }
1601
1602         if (!nr)
1603                 return NULL;
1604
1605         *sz = sizeof(*rep);
1606         *sz += nr * sizeof(struct thread_io_list);
1607         *sz += depth * sizeof(struct file_comp);
1608         rep = malloc(*sz);
1609         memset(rep, 0, *sz);
1610
1611         rep->threads = cpu_to_le64((uint64_t) nr);
1612
1613         next = &rep->state[0];
1614         for_each_td(td, i) {
1615                 struct thread_io_list *s = next;
1616                 unsigned int comps, index = 0;
1617
1618                 if (save_mask != IO_LIST_ALL && (i + 1) != save_mask)
1619                         continue;
1620
1621                 comps = fill_file_completions(td, s, &index);
1622
1623                 s->no_comps = cpu_to_le64((uint64_t) comps);
1624                 s->depth = cpu_to_le64((uint64_t) td->o.iodepth);
1625                 s->nofiles = cpu_to_le64((uint64_t) td->o.nr_files);
1626                 s->numberio = cpu_to_le64((uint64_t) td->io_issues[DDIR_WRITE]);
1627                 s->index = cpu_to_le64((uint64_t) i);
1628                 if (td->random_state.use64) {
1629                         s->rand.state64.s[0] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s1);
1630                         s->rand.state64.s[1] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s2);
1631                         s->rand.state64.s[2] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s3);
1632                         s->rand.state64.s[3] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s4);
1633                         s->rand.state64.s[4] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s5);
1634                         s->rand.state64.s[5] = 0;
1635                         s->rand.use64 = cpu_to_le64((uint64_t)1);
1636                 } else {
1637                         s->rand.state32.s[0] = cpu_to_le32(td->random_state.state32.s1);
1638                         s->rand.state32.s[1] = cpu_to_le32(td->random_state.state32.s2);
1639                         s->rand.state32.s[2] = cpu_to_le32(td->random_state.state32.s3);
1640                         s->rand.state32.s[3] = 0;
1641                         s->rand.use64 = 0;
1642                 }
1643                 snprintf((char *) s->name, sizeof(s->name), "%s", td->o.name);
1644                 next = io_list_next(s);
1645         }
1646
1647         return rep;
1648 }
1649
1650 static int open_state_file(const char *name, const char *prefix, int num,
1651                            int for_write)
1652 {
1653         char out[PATH_MAX];
1654         int flags;
1655         int fd;
1656
1657         if (for_write)
1658                 flags = O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY | O_SYNC;
1659         else
1660                 flags = O_RDONLY;
1661
1662         verify_state_gen_name(out, sizeof(out), name, prefix, num);
1663
1664         fd = open(out, flags, 0644);
1665         if (fd == -1) {
1666                 perror("fio: open state file");
1667                 log_err("fio: state file: %s (for_write=%d)\n", out, for_write);
1668                 return -1;
1669         }
1670
1671         return fd;
1672 }
1673
1674 static int write_thread_list_state(struct thread_io_list *s,
1675                                    const char *prefix)
1676 {
1677         struct verify_state_hdr hdr;
1678         uint64_t crc;
1679         ssize_t ret;
1680         int fd;
1681
1682         fd = open_state_file((const char *) s->name, prefix, s->index, 1);
1683         if (fd == -1)
1684                 return 1;
1685
1686         crc = fio_crc32c((void *)s, thread_io_list_sz(s));
1687
1688         hdr.version = cpu_to_le64((uint64_t) VSTATE_HDR_VERSION);
1689         hdr.size = cpu_to_le64((uint64_t) thread_io_list_sz(s));
1690         hdr.crc = cpu_to_le64(crc);
1691         ret = write(fd, &hdr, sizeof(hdr));
1692         if (ret != sizeof(hdr))
1693                 goto write_fail;
1694
1695         ret = write(fd, s, thread_io_list_sz(s));
1696         if (ret != thread_io_list_sz(s)) {
1697 write_fail:
1698                 if (ret < 0)
1699                         perror("fio: write state file");
1700                 log_err("fio: failed to write state file\n");
1701                 ret = 1;
1702         } else
1703                 ret = 0;
1704
1705         close(fd);
1706         return ret;
1707 }
1708
1709 void __verify_save_state(struct all_io_list *state, const char *prefix)
1710 {
1711         struct thread_io_list *s = &state->state[0];
1712         unsigned int i;
1713
1714         for (i = 0; i < le64_to_cpu(state->threads); i++) {
1715                 write_thread_list_state(s,  prefix);
1716                 s = io_list_next(s);
1717         }
1718 }
1719
1720 void verify_save_state(int mask)
1721 {
1722         struct all_io_list *state;
1723         size_t sz;
1724
1725         state = get_all_io_list(mask, &sz);
1726         if (state) {
1727                 char prefix[PATH_MAX];
1728
1729                 if (aux_path)
1730                         sprintf(prefix, "%s%clocal", aux_path, FIO_OS_PATH_SEPARATOR);
1731                 else
1732                         strcpy(prefix, "local");
1733
1734                 __verify_save_state(state, prefix);
1735                 free(state);
1736         }
1737 }
1738
1739 void verify_free_state(struct thread_data *td)
1740 {
1741         if (td->vstate)
1742                 free(td->vstate);
1743 }
1744
1745 void verify_assign_state(struct thread_data *td, void *p)
1746 {
1747         struct thread_io_list *s = p;
1748         int i;
1749
1750         s->no_comps = le64_to_cpu(s->no_comps);
1751         s->depth = le32_to_cpu(s->depth);
1752         s->nofiles = le32_to_cpu(s->nofiles);
1753         s->numberio = le64_to_cpu(s->numberio);
1754         s->rand.use64 = le64_to_cpu(s->rand.use64);
1755
1756         if (s->rand.use64) {
1757                 for (i = 0; i < 6; i++)
1758                         s->rand.state64.s[i] = le64_to_cpu(s->rand.state64.s[i]);
1759         } else {
1760                 for (i = 0; i < 4; i++)
1761                         s->rand.state32.s[i] = le32_to_cpu(s->rand.state32.s[i]);
1762         }
1763
1764         for (i = 0; i < s->no_comps; i++) {
1765                 s->comps[i].fileno = le64_to_cpu(s->comps[i].fileno);
1766                 s->comps[i].offset = le64_to_cpu(s->comps[i].offset);
1767         }
1768
1769         td->vstate = p;
1770 }
1771
1772 int verify_state_hdr(struct verify_state_hdr *hdr, struct thread_io_list *s)
1773 {
1774         uint64_t crc;
1775
1776         hdr->version = le64_to_cpu(hdr->version);
1777         hdr->size = le64_to_cpu(hdr->size);
1778         hdr->crc = le64_to_cpu(hdr->crc);
1779
1780         if (hdr->version != VSTATE_HDR_VERSION)
1781                 return 1;
1782
1783         crc = fio_crc32c((void *)s, hdr->size);
1784         if (crc != hdr->crc)
1785                 return 1;
1786
1787         return 0;
1788 }
1789
1790 int verify_load_state(struct thread_data *td, const char *prefix)
1791 {
1792         struct verify_state_hdr hdr;
1793         void *s = NULL;
1794         uint64_t crc;
1795         ssize_t ret;
1796         int fd;
1797
1798         if (!td->o.verify_state)
1799                 return 0;
1800
1801         fd = open_state_file(td->o.name, prefix, td->thread_number - 1, 0);
1802         if (fd == -1)
1803                 return 1;
1804
1805         ret = read(fd, &hdr, sizeof(hdr));
1806         if (ret != sizeof(hdr)) {
1807                 if (ret < 0)
1808                         td_verror(td, errno, "read verify state hdr");
1809                 log_err("fio: failed reading verify state header\n");
1810                 goto err;
1811         }
1812
1813         hdr.version = le64_to_cpu(hdr.version);
1814         hdr.size = le64_to_cpu(hdr.size);
1815         hdr.crc = le64_to_cpu(hdr.crc);
1816
1817         if (hdr.version != VSTATE_HDR_VERSION) {
1818                 log_err("fio: unsupported (%d) version in verify state header\n",
1819                                 (unsigned int) hdr.version);
1820                 goto err;
1821         }
1822
1823         s = malloc(hdr.size);
1824         ret = read(fd, s, hdr.size);
1825         if (ret != hdr.size) {
1826                 if (ret < 0)
1827                         td_verror(td, errno, "read verify state");
1828                 log_err("fio: failed reading verity state\n");
1829                 goto err;
1830         }
1831
1832         crc = fio_crc32c(s, hdr.size);
1833         if (crc != hdr.crc) {
1834                 log_err("fio: verify state is corrupt\n");
1835                 goto err;
1836         }
1837
1838         close(fd);
1839
1840         verify_assign_state(td, s);
1841         return 0;
1842 err:
1843         if (s)
1844                 free(s);
1845         close(fd);
1846         return 1;
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Use the loaded verify state to know when to stop doing verification
1851  */
1852 int verify_state_should_stop(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1853 {
1854         struct thread_io_list *s = td->vstate;
1855         struct fio_file *f = io_u->file;
1856         int i;
1857
1858         if (!s || !f)
1859                 return 0;
1860
1861         /*
1862          * If we're not into the window of issues - depth yet, continue. If
1863          * issue is shorter than depth, do check.
1864          */
1865         if ((td->io_blocks[DDIR_READ] < s->depth ||
1866             s->numberio - td->io_blocks[DDIR_READ] > s->depth) &&
1867             s->numberio > s->depth)
1868                 return 0;
1869
1870         /*
1871          * We're in the window of having to check if this io was
1872          * completed or not. If the IO was seen as completed, then
1873          * lets verify it.
1874          */
1875         for (i = 0; i < s->no_comps; i++) {
1876                 if (s->comps[i].fileno != f->fileno)
1877                         continue;
1878                 if (io_u->offset == s->comps[i].offset)
1879                         return 0;
1880         }
1881
1882         /*
1883          * Not found, we have to stop
1884          */
1885         return 1;
1886 }