IO verification improvements
[fio.git] / engines / net.c
index 60a68778b18458d9c49a758833911e779f2b7f99..0cda953c852a11dba34602b21098c77b222863ec 100644 (file)
@@ -1,5 +1,8 @@
 /*
- * Transfer data over the net.
+ * net engine
+ *
+ * IO engine that reads/writes to/from sockets.
+ *
  */
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/poll.h>
 
 #include "../fio.h"
-#include "../os.h"
 
-#define send_to_net(td)        ((td)->io_ops->priv)
+struct netio_data {
+       int listenfd;
+       int send_to_net;
+       int use_splice;
+       int pipes[2];
+       char host[64];
+       struct sockaddr_in addr;
+};
 
 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
        struct fio_file *f = io_u->file;
 
        /*
         * Make sure we don't see spurious reads to a receiver, and vice versa
         */
-       if ((send_to_net(td) && io_u->ddir == DDIR_READ) ||
-           (!send_to_net(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)) {
+       if ((nd->send_to_net && io_u->ddir == DDIR_READ) ||
+           (!nd->send_to_net && io_u->ddir == DDIR_WRITE)) {
                td_verror(td, EINVAL, "bad direction");
                return 1;
        }
@@ -42,23 +52,162 @@ static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        return 1;
 }
 
+static int splice_io_u(int fdin, int fdout, unsigned int len)
+{
+       int bytes = 0;
+
+       while (len) {
+               int ret = splice(fdin, NULL, fdout, NULL, len, 0);
+
+               if (ret < 0) {
+                       if (!bytes)
+                               bytes = ret;
+
+                       break;
+               } else if (!ret)
+                       break;
+
+               bytes += ret;
+               len -= ret;
+       }
+
+       return bytes;
+}
+
+/*
+ * Receive bytes from a socket and fill them into the internal pipe
+ */
+static int splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+
+       return splice_io_u(io_u->file->fd, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
+}
+
+/*
+ * Transmit 'len' bytes from the internal pipe
+ */
+static int splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                     unsigned int len)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+
+       return splice_io_u(nd->pipes[0], io_u->file->fd, len);
+}
+
+static int vmsplice_io_u(struct io_u *io_u, int fd, unsigned int len)
+{
+       struct iovec iov = {
+               .iov_base = io_u->xfer_buf,
+               .iov_len = len,
+       };
+       int bytes = 0;
+
+       while (iov.iov_len) {
+               int ret = vmsplice(fd, &iov, 1, SPLICE_F_MOVE);
+
+               if (ret < 0) {
+                       if (!bytes)
+                               bytes = ret;
+                       break;
+               } else if (!ret)
+                       break;
+
+               iov.iov_len -= ret;
+               iov.iov_base += ret;
+               bytes += ret;
+       }
+
+       return bytes;
+
+}
+
+/*
+ * vmsplice() pipe to io_u buffer
+ */
+static int vmsplice_io_u_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                            unsigned int len)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+
+       return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[0], len);
+}
+
+/*
+ * vmsplice() io_u to pipe
+ */
+static int vmsplice_io_u_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+
+       return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
+}
+
+/*
+ * splice receive - transfer socket data into a pipe using splice, then map
+ * that pipe data into the io_u using vmsplice.
+ */
+static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       int ret;
+
+       ret = splice_in(td, io_u);
+       if (ret > 0)
+               return vmsplice_io_u_out(td, io_u, ret);
+
+       return ret;
+}
+
+/*
+ * splice transmit - map data from the io_u into a pipe by using vmsplice,
+ * then transfer that pipe to a socket using splice.
+ */
+static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       int ret;
+
+       ret = vmsplice_io_u_in(td, io_u);
+       if (ret > 0)
+               return splice_out(td, io_u, ret);
+
+       return ret;
+}
+
+static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       int flags = 0;
+
+       /*
+        * if we are going to write more, set MSG_MORE
+        */
+       if (td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen < td->o.size)
+               flags = MSG_MORE;
+
+       return send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf, io_u->xfer_buflen, flags);
+}
+
+static int fio_netio_recv(struct io_u *io_u)
+{
+       int flags = MSG_WAITALL;
+
+       return recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf, io_u->xfer_buflen, flags);
+}
+
 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       struct fio_file *f = io_u->file;
-       int ret, flags = 0;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       int ret;
 
        if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
-               /*
-                * if we are going to write more, set MSG_MORE
-                */
-               if (td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen <
-                   td->io_size)
-                       flags = MSG_MORE;
-
-               ret = send(f->fd, io_u->xfer_buf, io_u->xfer_buflen, flags);
+               if (nd->use_splice)
+                       ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
+               else
+                       ret = fio_netio_send(td, io_u);
        } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
-               flags = MSG_WAITALL;
-               ret = recv(f->fd, io_u->xfer_buf, io_u->xfer_buflen, flags);
+               if (nd->use_splice)
+                       ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
+               else
+                       ret = fio_netio_recv(io_u);
        } else
                ret = 0;        /* must be a SYNC */
 
@@ -77,64 +226,39 @@ static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        return FIO_Q_COMPLETED;
 }
 
-static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
-                                  unsigned short port)
+static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
-       struct sockaddr_in addr;
-       struct fio_file *f;
-       int i;
-
-       memset(&addr, 0, sizeof(addr));
-       addr.sin_family = AF_INET;
-       addr.sin_port = htons(port);
-
-       if (inet_aton(host, &addr.sin_addr) != 1) {
-               struct hostent *hent;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 
-               hent = gethostbyname(host);
-               if (!hent) {
-                       td_verror(td, errno, "gethostbyname");
-                       return 1;
-               }
-
-               memcpy(&addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
+       f->fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
+       if (f->fd < 0) {
+               td_verror(td, errno, "socket");
+               return 1;
        }
 
-       for_each_file(td, f, i) {
-               f->fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
-               if (f->fd < 0) {
-                       td_verror(td, errno, "socket");
-                       return 1;
-               }
-
-               if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
-                       td_verror(td, errno, "connect");
-                       return 1;
-               }
+       if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, sizeof(nd->addr)) < 0) {
+               td_verror(td, errno, "connect");
+               return 1;
        }
 
        return 0;
-
 }
 
-static int fio_netio_accept_connections(struct thread_data *td, int fd,
-                                       struct sockaddr_in *addr)
+static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
-       socklen_t socklen = sizeof(*addr);
-       unsigned int accepts = 0;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       socklen_t socklen = sizeof(nd->addr);
        struct pollfd pfd;
+       int ret;
 
-       fprintf(f_out, "fio: waiting for %u connections\n", td->nr_files);
+       log_info("fio: waiting for connection\n");
 
        /*
         * Accept loop. poll for incoming events, accept them. Repeat until we
         * have all connections.
         */
-       while (!td->terminate && accepts < td->nr_files) {
-               struct fio_file *f;
-               int ret, i;
-
-               pfd.fd = fd;
+       while (!td->terminate) {
+               pfd.fd = nd->listenfd;
                pfd.events = POLLIN;
 
                ret = poll(&pfd, 1, -1);
@@ -153,26 +277,51 @@ static int fio_netio_accept_connections(struct thread_data *td, int fd,
                if (!(pfd.revents & POLLIN))
                        continue;
 
-               for_each_file(td, f, i) {
-                       if (f->fd != -1)
-                               continue;
+               f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
+               if (f->fd < 0) {
+                       td_verror(td, errno, "accept");
+                       return 1;
+               }
+               break;
+       }
 
-                       f->fd = accept(fd, (struct sockaddr *) addr, &socklen);
-                       if (f->fd < 0) {
-                               td_verror(td, errno, "accept");
-                               return 1;
-                       }
-                       accepts++;
-                       break;
+       return 0;
+}
+
+static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+{
+       if (td_read(td))
+               return fio_netio_accept(td, f);
+       else
+               return fio_netio_connect(td, f);
+}
+
+static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
+                                  unsigned short port)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+
+       nd->addr.sin_family = AF_INET;
+       nd->addr.sin_port = htons(port);
+
+       if (inet_aton(host, &nd->addr.sin_addr) != 1) {
+               struct hostent *hent;
+
+               hent = gethostbyname(host);
+               if (!hent) {
+                       td_verror(td, errno, "gethostbyname");
+                       return 1;
                }
+
+               memcpy(&nd->addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
        }
 
        return 0;
 }
 
-static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td, unsigned short port)
+static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td, short port)
 {
-       struct sockaddr_in addr;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
        int fd, opt;
 
        fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
@@ -193,12 +342,11 @@ static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td, unsigned short port)
        }
 #endif
 
-       memset(&addr, 0, sizeof(addr));
-       addr.sin_family = AF_INET;
-       addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
-       addr.sin_port = htons(port);
+       nd->addr.sin_family = AF_INET;
+       nd->addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
+       nd->addr.sin_port = htons(port);
 
-       if (bind(fd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
+       if (bind(fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, sizeof(nd->addr)) < 0) {
                td_verror(td, errno, "bind");
                return 1;
        }
@@ -207,32 +355,32 @@ static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td, unsigned short port)
                return 1;
        }
 
-       return fio_netio_accept_connections(td, fd, &addr);
+       nd->listenfd = fd;
+       return 0;
 }
 
-static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
+static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
 {
-       char host[64], buf[128];
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
        unsigned short port;
-       struct fio_file *f;
+       char host[64], buf[128];
        char *sep;
-       int ret, i;
-
-       if (!td->total_file_size) {
-               log_err("fio: need size= set\n");
-               return 1;
-       }
+       int ret;
 
        if (td_rw(td)) {
                log_err("fio: network connections must be read OR write\n");
                return 1;
        }
+       if (td_random(td)) {
+               log_err("fio: network IO can't be random\n");
+               return 1;
+       }
 
-       strcpy(buf, td->filename);
+       strcpy(buf, td->o.filename);
 
-       sep = strchr(buf, ':');
+       sep = strchr(buf, '/');
        if (!sep) {
-               log_err("fio: bad network host:port <<%s>>\n", td->filename);
+               log_err("fio: bad network host/port <<%s>>\n", td->o.filename);
                return 1;
        }
 
@@ -242,42 +390,101 @@ static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
        port = atoi(sep);
 
        if (td_read(td)) {
-               send_to_net(td) = 0;
+               nd->send_to_net = 0;
                ret = fio_netio_setup_listen(td, port);
        } else {
-               send_to_net(td) = 1;
+               nd->send_to_net = 1;
                ret = fio_netio_setup_connect(td, host, port);
        }
 
-       if (ret)
-               return ret;
+       return ret;
+}
+
+static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+
+       if (nd) {
+               if (nd->listenfd != -1)
+                       close(nd->listenfd);
+               if (nd->pipes[0] != -1)
+                       close(nd->pipes[0]);
+               if (nd->pipes[1] != -1)
+                       close(nd->pipes[1]);
+
+               free(nd);
+               td->io_ops->data = NULL;
+       }
+}
+
+static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
+{
+       struct netio_data *nd;
 
-       td->io_size = td->total_file_size;
-       td->total_io_size = td->io_size;
+       if (!td->io_ops->data) {
+               nd = malloc(sizeof(*nd));;
 
-       for_each_file(td, f, i) {
-               f->file_size = td->total_file_size / td->nr_files;
-               f->real_file_size = f->file_size;
+               memset(nd, 0, sizeof(*nd));
+               nd->listenfd = -1;
+               nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
+               td->io_ops->data = nd;
        }
 
        return 0;
 }
 
-static struct ioengine_ops ioengine = {
+static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
+{
+       struct netio_data *nd;
+
+       fio_netio_setup(td);
+
+       nd = td->io_ops->data;
+       if (nd) {
+               if (pipe(nd->pipes) < 0)
+                       return 1;
+
+               nd->use_splice = 1;
+               return 0;
+       }
+
+       return 1;
+}
+
+static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
        .name           = "net",
        .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
        .prep           = fio_netio_prep,
        .queue          = fio_netio_queue,
        .setup          = fio_netio_setup,
-       .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_NETIO,
+       .init           = fio_netio_init,
+       .cleanup        = fio_netio_cleanup,
+       .open_file      = fio_netio_open_file,
+       .close_file     = generic_close_file,
+       .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO,
+};
+
+static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
+       .name           = "netsplice",
+       .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
+       .prep           = fio_netio_prep,
+       .queue          = fio_netio_queue,
+       .setup          = fio_netio_setup_splice,
+       .init           = fio_netio_init,
+       .cleanup        = fio_netio_cleanup,
+       .open_file      = fio_netio_open_file,
+       .close_file     = generic_close_file,
+       .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR,
 };
 
 static void fio_init fio_netio_register(void)
 {
-       register_ioengine(&ioengine);
+       register_ioengine(&ioengine_rw);
+       register_ioengine(&ioengine_splice);
 }
 
 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
 {
-       unregister_ioengine(&ioengine);
+       unregister_ioengine(&ioengine_rw);
+       unregister_ioengine(&ioengine_splice);
 }