tests/sys/netinet/so_reuseport_lb_test.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
   3  *
   4  * This software was developed by Mark Johnston under sponsorship from
   5  * the FreeBSD Foundation.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions are
   9  * met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  14  *    the documentation and/or other materials provided with the
  15  *    distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  */
  29
  30 #include <sys/param.h>
  31 #include <sys/socket.h>
  32
  33 #include <netinet/in.h>
  34
  35 #include <err.h>
  36 #include <errno.h>
  37 #include <stdlib.h>
  38 #include <unistd.h>
  39
  40 #include <atf-c.h>
  41
  42 /*
  43  * Given an array of non-blocking listening sockets configured in a LB group
  44  * for "addr", try connecting to "addr" in a loop and verify that connections
  45  * are roughly balanced across the sockets.
  46  */
  47 static void
  48 lb_simple_accept_loop(int domain, const struct sockaddr *addr, int sds[],
  49     size_t nsds, int nconns)
  50 {
  51         size_t i;
  52         int *acceptcnt;
  53         int csd, error, excnt, sd;
  54         const struct linger lopt = { 1, 0 };
  55
  56         /*
  57          * We expect each listening socket to accept roughly nconns/nsds
  58          * connections, but allow for some error.
  59          */
  60         excnt = nconns / nsds / 8;
  61         acceptcnt = calloc(nsds, sizeof(*acceptcnt));
  62         ATF_REQUIRE_MSG(acceptcnt != NULL, "calloc() failed: %s",
  63             strerror(errno));
  64
  65         while (nconns-- > 0) {
  66                 sd = socket(domain, SOCK_STREAM, 0);
  67                 ATF_REQUIRE_MSG(sd >= 0, "socket() failed: %s",
  68                     strerror(errno));
  69
  70                 error = connect(sd, addr, addr->sa_len);
  71                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "connect() failed: %s",
  72                     strerror(errno));
  73
  74                 error = setsockopt(sd, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &lopt, sizeof(lopt));
  75                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "Setting linger failed: %s",
  76                     strerror(errno));
  77
  78                 /*
  79                  * Poll the listening sockets.
  80                  */
  81                 do {
  82                         for (i = 0; i < nsds; i++) {
  83                                 csd = accept(sds[i], NULL, NULL);
  84                                 if (csd < 0) {
  85                                         ATF_REQUIRE_MSG(errno == EWOULDBLOCK ||
  86                                             errno == EAGAIN,
  87                                             "accept() failed: %s",
  88                                             strerror(errno));
  89                                         continue;
  90                                 }
  91
  92                                 error = close(csd);
  93                                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0,
  94                                     "close() failed: %s", strerror(errno));
  95
  96                                 acceptcnt[i]++;
  97                                 break;
  98                         }
  99                 } while (i == nsds);
 100
 101                 error = close(sd);
 102                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "close() failed: %s",
 103                     strerror(errno));
 104         }
 105
 106         for (i = 0; i < nsds; i++)
 107                 ATF_REQUIRE_MSG(acceptcnt[i] > excnt, "uneven balancing");
 108 }
 109
 110 static int
 111 lb_listen_socket(int domain, int flags)
 112 {
 113         int one;
 114         int error, sd;
 115
 116         sd = socket(domain, SOCK_STREAM | flags, 0);
 117         ATF_REQUIRE_MSG(sd >= 0, "socket() failed: %s", strerror(errno));
 118
 119         one = 1;
 120         error = setsockopt(sd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT_LB, &one, sizeof(one));
 121         ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "setsockopt(SO_REUSEPORT_LB) failed: %s",
 122             strerror(errno));
 123
 124         return (sd);
 125 }
 126
 127 ATF_TC_WITHOUT_HEAD(basic_ipv4);
 128 ATF_TC_BODY(basic_ipv4, tc)
 129 {
 130         struct sockaddr_in addr;
 131         socklen_t slen;
 132         size_t i;
 133         const int nconns = 16384;
 134         int error, sds[16];
 135         uint16_t port;
 136
 137         sds[0] = lb_listen_socket(PF_INET, SOCK_NONBLOCK);
 138
 139         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 140         addr.sin_len = sizeof(addr);
 141         addr.sin_family = AF_INET;
 142         addr.sin_port = htons(0);
 143         addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_LOOPBACK);
 144         error = bind(sds[0], (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
 145         ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "bind() failed: %s", strerror(errno));
 146         error = listen(sds[0], 1);
 147         ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "listen() failed: %s", strerror(errno));
 148
 149         slen = sizeof(addr);
 150         error = getsockname(sds[0], (struct sockaddr *)&addr, &slen);
 151         ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "getsockname() failed: %s",
 152             strerror(errno));
 153         ATF_REQUIRE_MSG(slen == sizeof(addr), "sockaddr size changed");
 154         port = addr.sin_port;
 155
 156         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 157         addr.sin_len = sizeof(addr);
 158         addr.sin_family = AF_INET;
 159         addr.sin_port = port;
 160         addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_LOOPBACK);
 161         for (i = 1; i < nitems(sds); i++) {
 162                 sds[i] = lb_listen_socket(PF_INET, SOCK_NONBLOCK);
 163
 164                 error = bind(sds[i], (const struct sockaddr *)&addr,
 165                     sizeof(addr));
 166                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "bind() failed: %s",
 167                     strerror(errno));
 168                 error = listen(sds[i], 1);
 169                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "listen() failed: %s",
 170                     strerror(errno));
 171         }
 172
 173         lb_simple_accept_loop(PF_INET, (struct sockaddr *)&addr, sds,
 174             nitems(sds), nconns);
 175         for (i = 0; i < nitems(sds); i++) {
 176                 error = close(sds[i]);
 177                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "close() failed: %s",
 178                     strerror(errno));
 179         }
 180 }
 181
 182 ATF_TC_WITHOUT_HEAD(basic_ipv6);
 183 ATF_TC_BODY(basic_ipv6, tc)
 184 {
 185         const struct in6_addr loopback6 = IN6ADDR_LOOPBACK_INIT;
 186         struct sockaddr_in6 addr;
 187         socklen_t slen;
 188         size_t i;
 189         const int nconns = 16384;
 190         int error, sds[16];
 191         uint16_t port;
 192
 193         sds[0] = lb_listen_socket(PF_INET6, SOCK_NONBLOCK);
 194
 195         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 196         addr.sin6_len = sizeof(addr);
 197         addr.sin6_family = AF_INET6;
 198         addr.sin6_port = htons(0);
 199         addr.sin6_addr = loopback6;
 200         error = bind(sds[0], (const struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
 201         ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "bind() failed: %s", strerror(errno));
 202         error = listen(sds[0], 1);
 203         ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "listen() failed: %s", strerror(errno));
 204
 205         slen = sizeof(addr);
 206         error = getsockname(sds[0], (struct sockaddr *)&addr, &slen);
 207         ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "getsockname() failed: %s",
 208             strerror(errno));
 209         ATF_REQUIRE_MSG(slen == sizeof(addr), "sockaddr size changed");
 210         port = addr.sin6_port;
 211
 212         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 213         addr.sin6_len = sizeof(addr);
 214         addr.sin6_family = AF_INET6;
 215         addr.sin6_port = port;
 216         addr.sin6_addr = loopback6;
 217         for (i = 1; i < nitems(sds); i++) {
 218                 sds[i] = lb_listen_socket(PF_INET6, SOCK_NONBLOCK);
 219
 220                 error = bind(sds[i], (const struct sockaddr *)&addr,
 221                     sizeof(addr));
 222                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "bind() failed: %s",
 223                     strerror(errno));
 224                 error = listen(sds[i], 1);
 225                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "listen() failed: %s",
 226                     strerror(errno));
 227         }
 228
 229         lb_simple_accept_loop(PF_INET6, (struct sockaddr *)&addr, sds,
 230             nitems(sds), nconns);
 231         for (i = 0; i < nitems(sds); i++) {
 232                 error = close(sds[i]);
 233                 ATF_REQUIRE_MSG(error == 0, "close() failed: %s",
 234                     strerror(errno));
 235         }
 236 }
 237
 238 ATF_TP_ADD_TCS(tp)
 239 {
 240         ATF_TP_ADD_TC(tp, basic_ipv4);
 241         ATF_TP_ADD_TC(tp, basic_ipv6);
 242
 243         return (atf_no_error());
 244 }