pre_read fixes
[fio.git] / engines / net.c
index 84216ac1ddb144217da4d2e4ef5deabbbc6b5f8f..4ddacf28b1343e726ad2a860ff5facc308108d3c 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 <arpa/inet.h>
 #include <netdb.h>
 #include <sys/poll.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/socket.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 net_protocol;
+       int pipes[2];
+       char host[64];
+       struct sockaddr_in addr;
+};
+
+struct udp_close_msg {
+       uint32_t magic;
+       uint32_t cmd;
+};
+
+enum {
+       FIO_LINK_CLOSE = 0x89,
+       FIO_LINK_CLOSE_MAGIC = 0x6c696e6b,
+};
+
+/*
+ * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
+ * of events
+ */
+static int poll_wait(struct thread_data *td, int fd, short events)
+{
+       struct pollfd pfd;
+       int ret;
+
+       while (!td->terminate) {
+               pfd.fd = fd;
+               pfd.events = events;
+               ret = poll(&pfd, 1, -1);
+               if (ret < 0) {
+                       if (errno == EINTR)
+                               break;
+
+                       td_verror(td, errno, "poll");
+                       return -1;
+               } else if (!ret)
+                       continue;
+
+               break;
+       }
+
+       if (pfd.revents & events)
+               return 1;
+
+       return -1;
+}
 
 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       struct fio_file *f = io_u->file;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 
        /*
         * 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;
        }
                
-       if (io_u->ddir == DDIR_SYNC)
+       return 0;
+}
+
+#ifdef FIO_HAVE_SPLICE
+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;
+}
+#else
+static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       errno = EOPNOTSUPP;
+       return -1;
+}
+
+static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       errno = EOPNOTSUPP;
+       return -1;
+}
+#endif
+
+static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       int ret, flags = MSG_DONTWAIT;
+
+       do {
+               if (nd->net_protocol == IPPROTO_UDP) {
+                       struct sockaddr *to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
+
+                       ret = sendto(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
+                                       io_u->xfer_buflen, flags, to,
+                                       sizeof(*to));
+               } else {
+                       /*
+                        * if we are going to write more, set MSG_MORE
+                        */
+#ifdef MSG_MORE
+                       if (td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen <
+                           td->o.size)
+                               flags |= MSG_MORE;
+#endif
+                       ret = send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
+                                       io_u->xfer_buflen, flags);
+               }
+               if (ret > 0)
+                       break;
+
+               ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLOUT);
+               if (ret <= 0)
+                       break;
+
+               flags &= ~MSG_DONTWAIT;
+       } while (1);
+
+       return ret;
+}
+
+static int is_udp_close(struct io_u *io_u, int len)
+{
+       struct udp_close_msg *msg;
+
+       if (len != sizeof(struct udp_close_msg))
                return 0;
-       if (io_u->offset == f->last_completed_pos)
+
+       msg = io_u->xfer_buf;
+       if (ntohl(msg->magic) != FIO_LINK_CLOSE_MAGIC)
+               return 0;
+       if (ntohl(msg->cmd) != FIO_LINK_CLOSE)
                return 0;
 
-       /*
-        * If offset is different from last end position, it's a seek.
-        * As network io is purely sequential, we don't allow seeks.
-        */
-       td_verror(td, EINVAL, "cannot seek");
        return 1;
 }
 
+static int fio_netio_recv(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       int ret, flags = MSG_DONTWAIT;
+
+       do {
+               if (nd->net_protocol == IPPROTO_UDP) {
+                       socklen_t len = sizeof(nd->addr);
+                       struct sockaddr *from = (struct sockaddr *) &nd->addr;
+
+                       ret = recvfrom(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
+                                       io_u->xfer_buflen, flags, from, &len);
+                       if (is_udp_close(io_u, ret)) {
+                               td->done = 1;
+                               return 0;
+                       }
+               } else {
+                       ret = recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
+                                       io_u->xfer_buflen, flags);
+               }
+               if (ret > 0)
+                       break;
+
+               ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLIN);
+               if (ret <= 0)
+                       break;
+               flags &= ~MSG_DONTWAIT;
+               flags |= MSG_WAITALL;
+       } while (1);
+
+       return ret;
+}
+
 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;
+
+       fio_ro_check(td, io_u);
 
        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 || nd->net_protocol == IPPROTO_UDP)
+                       ret = fio_netio_send(td, io_u);
+               else
+                       ret = fio_netio_splice_out(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 || nd->net_protocol == IPPROTO_UDP)
+                       ret = fio_netio_recv(td, io_u);
+               else
+                       ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
        } else
                ret = 0;        /* must be a SYNC */
 
@@ -67,8 +331,14 @@ static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                        io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
                        io_u->error = 0;
                        return FIO_Q_COMPLETED;
-               } else
-                       io_u->error = errno;
+               } else {
+                       int err = errno;
+
+                       if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && err == EMSGSIZE)
+                               return FIO_Q_BUSY;
+
+                       io_u->error = err;
+               }
        }
 
        if (io_u->error)
@@ -77,105 +347,129 @@ 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;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       int type;
 
-       memset(&addr, 0, sizeof(addr));
-       addr.sin_family = AF_INET;
-       addr.sin_port = htons(port);
+       if (nd->net_protocol == IPPROTO_TCP)
+               type = SOCK_STREAM;
+       else
+               type = SOCK_DGRAM;
 
-       if (inet_aton(host, &addr.sin_addr) != 1) {
-               struct hostent *hent;
+       f->fd = socket(AF_INET, type, nd->net_protocol);
+       if (f->fd < 0) {
+               td_verror(td, errno, "socket");
+               return 1;
+       }
 
-               hent = gethostbyname(host);
-               if (!hent) {
-                       td_verror(td, errno, "gethostbyname");
-                       return 1;
-               }
+       if (nd->net_protocol == IPPROTO_UDP)
+               return 0;
 
-               memcpy(&addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
+       if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, sizeof(nd->addr)) < 0) {
+               td_verror(td, errno, "connect");
+               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;
-               }
+       return 0;
+}
 
-               if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
-                       td_verror(td, errno, "connect");
-                       return 1;
-               }
+static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       socklen_t socklen = sizeof(nd->addr);
+
+       if (nd->net_protocol == IPPROTO_UDP) {
+               f->fd = nd->listenfd;
+               return 0;
+       }
+
+       log_info("fio: waiting for connection\n");
+
+       if (poll_wait(td, nd->listenfd, POLLIN) < 0)
+               return 1;
+
+       f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
+       if (f->fd < 0) {
+               td_verror(td, errno, "accept");
+               return 1;
        }
 
        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_accept_connections(struct thread_data *td, int fd,
-                                       struct sockaddr_in *addr)
+static void fio_netio_udp_close(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
-       socklen_t socklen = sizeof(*addr);
-       unsigned int accepts = 0;
-       struct pollfd pfd;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       struct udp_close_msg msg;
+       struct sockaddr *to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
+       int ret;
+
+       msg.magic = htonl(FIO_LINK_CLOSE_MAGIC);
+       msg.cmd = htonl(FIO_LINK_CLOSE);
+
+       ret = sendto(f->fd, &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to,
+                       sizeof(nd->addr));
+       if (ret < 0)
+               td_verror(td, errno, "sendto udp link close");
+}
 
-       fprintf(f_out, "fio: waiting for %u connections\n", td->nr_files);
+static int fio_netio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 
        /*
-        * Accept loop. poll for incoming events, accept them. Repeat until we
-        * have all connections.
+        * If this is an UDP connection, notify the receiver that we are
+        * closing down the link
         */
-       while (!td->terminate && accepts < td->nr_files) {
-               struct fio_file *f;
-               int ret, i;
-
-               pfd.fd = fd;
-               pfd.events = POLLIN;
+       if (nd->net_protocol == IPPROTO_UDP)
+               fio_netio_udp_close(td, f);
 
-               ret = poll(&pfd, 1, -1);
-               if (ret < 0) {
-                       if (errno == EINTR)
-                               continue;
+       return generic_close_file(td, f);
+}
 
-                       td_verror(td, errno, "poll");
-                       break;
-               } else if (!ret)
-                       continue;
+static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
+                                  unsigned short port)
+{
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 
-               /*
-                * should be impossible
-                */
-               if (!(pfd.revents & POLLIN))
-                       continue;
+       nd->addr.sin_family = AF_INET;
+       nd->addr.sin_port = htons(port);
 
-               for_each_file(td, f, i) {
-                       if (f->fd != -1)
-                               continue;
+       if (inet_aton(host, &nd->addr.sin_addr) != 1) {
+               struct hostent *hent;
 
-                       f->fd = accept(fd, (struct sockaddr *) addr, &socklen);
-                       if (f->fd < 0) {
-                               td_verror(td, errno, "accept");
-                               return 1;
-                       }
-                       accepts++;
-                       break;
+               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;
-       int fd, opt;
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       int fd, opt, type;
+
+       if (nd->net_protocol == IPPROTO_TCP)
+               type = SOCK_STREAM;
+       else
+               type = SOCK_DGRAM;
 
-       fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
+       fd = socket(AF_INET, type, nd->net_protocol);
        if (fd < 0) {
                td_verror(td, errno, "socket");
                return 1;
@@ -193,92 +487,182 @@ 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;
        }
-       if (listen(fd, 1) < 0) {
+       if (nd->net_protocol == IPPROTO_TCP && listen(fd, 1) < 0) {
                td_verror(td, errno, "listen");
                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)
 {
+       struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
+       unsigned int port;
        char host[64], buf[128];
-       unsigned short port;
-       struct fio_file *f;
-       char *sep;
-       int ret, i;
-
-       if (!td->total_file_size) {
-               log_err("fio: need size= set\n");
-               return 1;
-       }
+       char *sep, *portp, *modep;
+       int ret;
 
        if (td_rw(td)) {
                log_err("fio: network connections must be read OR write\n");
                return 1;
        }
-
-       strcpy(buf, td->filename);
-
-       sep = strchr(buf, ':');
-       if (!sep) {
-               log_err("fio: bad network host:port <<%s>>\n", td->filename);
+       if (td_random(td)) {
+               log_err("fio: network IO can't be random\n");
                return 1;
        }
 
+       strcpy(buf, td->o.filename);
+
+       sep = strchr(buf, '/');
+       if (!sep)
+               goto bad_host;
+
        *sep = '\0';
        sep++;
        strcpy(host, buf);
-       port = atoi(sep);
+       if (!strlen(host))
+               goto bad_host;
+
+       modep = NULL;
+       portp = sep;
+       sep = strchr(portp, '/');
+       if (sep) {
+               *sep = '\0';
+               modep = sep + 1;
+       }
+               
+       port = strtol(portp, NULL, 10);
+       if (!port || port > 65535)
+               goto bad_host;
+
+       if (modep) {
+               if (!strncmp("tcp", modep, strlen(modep)) ||
+                   !strncmp("TCP", modep, strlen(modep)))
+                       nd->net_protocol = IPPROTO_TCP;
+               else if (!strncmp("udp", modep, strlen(modep)) ||
+                        !strncmp("UDP", modep, strlen(modep)))
+                       nd->net_protocol = IPPROTO_UDP;
+               else
+                       goto bad_host;
+       } else
+               nd->net_protocol = IPPROTO_TCP;
 
        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;
+bad_host:
+       log_err("fio: bad network host/port/protocol: %s\n", td->o.filename);
+       return 1;
+}
 
-       td->io_size = td->total_file_size;
-       td->total_io_size = td->io_size;
+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);
+       }
+}
+
+static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
+{
+       struct netio_data *nd;
+
+       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;
        }
 
-       td->nr_open_files = td->nr_files;
        return 0;
 }
 
-static struct ioengine_ops ioengine = {
+#ifdef FIO_HAVE_SPLICE
+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_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 |
+                         FIO_SIGQUIT,
+};
+#endif
+
+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_DISKLESSIO | FIO_SELFOPEN,
+       .init           = fio_netio_init,
+       .cleanup        = fio_netio_cleanup,
+       .open_file      = fio_netio_open_file,
+       .close_file     = fio_netio_close_file,
+       .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
+                         FIO_SIGQUIT,
 };
 
 static void fio_init fio_netio_register(void)
 {
-       register_ioengine(&ioengine);
+       register_ioengine(&ioengine_rw);
+#ifdef FIO_HAVE_SPLICE
+       register_ioengine(&ioengine_splice);
+#endif
 }
 
 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
 {
-       unregister_ioengine(&ioengine);
+       unregister_ioengine(&ioengine_rw);
+#ifdef FIO_HAVE_SPLICE
+       unregister_ioengine(&ioengine_splice);
+#endif
 }