tools/tools/netrate/tcpp/tcpp_client.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2008-2009 Robert N. M. Watson
   3  * Copyright (c) 2010 Juniper Networks, Inc.
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * This software was developed by Robert N. M. Watson under contract
   7  * to Juniper Networks, Inc.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  17  *
  18  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  19  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  22  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  24  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  25  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  26  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  27  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28  * SUCH DAMAGE.
  29  *
  30  * $FreeBSD$
  31  */
  32
  33 #include <sys/types.h>
  34 #include <sys/event.h>
  35 #include <sys/resource.h>
  36 #include <sys/sched.h>
  37 #include <sys/socket.h>
  38 #include <sys/sysctl.h>
  39 #include <sys/time.h>
  40 #include <sys/uio.h>
  41 #include <sys/wait.h>
  42
  43 #include <netinet/in.h>
  44 #include <netinet/tcp.h>
  45
  46 #include <err.h>
  47 #include <errno.h>
  48 #include <fcntl.h>
  49 #include <inttypes.h>
  50 #include <signal.h>
  51 #include <stdio.h>
  52 #include <stdlib.h>
  53 #include <string.h>
  54 #include <unistd.h>
  55
  56 #include "tcpp.h"
  57
  58 #define min(x, y)       (x < y ? x : y)
  59
  60
  61 /*
  62  * Gist of each client worker: build up to mflag connections at a time, and
  63  * pump data in to them somewhat fairly until tflag connections have been
  64  * completed.
  65  */
  66 #define CONNECTION_MAGIC        0x87a3f56e
  67 struct connection {
  68         uint32_t        conn_magic;             /* Just magic. */
  69         int             conn_fd;
  70         struct tcpp_header      conn_header;    /* Header buffer. */
  71         u_int           conn_header_sent;       /* Header bytes sent. */
  72         u_int64_t       conn_data_sent;         /* Data bytes sent.*/
  73 };
  74
  75 static u_char                    buffer[256 * 1024];    /* Buffer to send. */
  76 static pid_t                    *pid_list;
  77 static int                       kq;
  78 static int                       started;       /* Number started so far. */
  79 static int                       finished;      /* Number finished so far. */
  80 static int                       counter;       /* IP number offset. */
  81 static uint64_t                  payload_len;
  82
  83 static struct connection *
  84 tcpp_client_newconn(void)
  85 {
  86         struct sockaddr_in sin;
  87         struct connection *conn;
  88         struct kevent kev;
  89         int fd, i;
  90
  91         /*
  92          * Spread load over available IPs, rotating through them as we go.  No
  93          * attempt to localize IPs to particular workers.
  94          */
  95         sin = localipbase;
  96         sin.sin_addr.s_addr = htonl(ntohl(localipbase.sin_addr.s_addr) +
  97             (counter++ % Mflag));
  98
  99         fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 100         if (fd < 0)
 101                 err(-1, "socket");
 102
 103         if (fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK) < 0)
 104                 err(-1, "fcntl");
 105
 106         i = 1;
 107         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_NOSIGPIPE, &i, sizeof(i)) < 0)
 108                 err(-1, "setsockopt");
 109         i = 1;
 110         if (setsockopt(fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, &i, sizeof(i)) < 0)
 111                 err(-1, "setsockopt");
 112 #if 0
 113         i = 1;
 114         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i)) < 0)
 115                 err(-1, "setsockopt");
 116 #endif
 117
 118         if (lflag) {
 119                 if (bind(fd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0)
 120                         err(-1, "bind");
 121         }
 122
 123         if (connect(fd, (struct sockaddr *)&remoteip, sizeof(remoteip)) < 0 &&
 124             errno != EINPROGRESS)
 125                 err(-1, "connect");
 126
 127         conn = malloc(sizeof(*conn));
 128         if (conn == NULL)
 129                 return (NULL);
 130         bzero(conn, sizeof(*conn));
 131         conn->conn_magic = CONNECTION_MAGIC;
 132         conn->conn_fd = fd;
 133         conn->conn_header.th_magic = TCPP_MAGIC;
 134         conn->conn_header.th_len = payload_len;
 135         tcpp_header_encode(&conn->conn_header);
 136
 137         EV_SET(&kev, fd, EVFILT_WRITE, EV_ADD, 0, 0, conn);
 138         if (kevent(kq, &kev, 1, NULL, 0, NULL) < 0)
 139                 err(-1, "newconn kevent");
 140
 141         started++;
 142         return (conn);
 143 }
 144
 145 static void
 146 tcpp_client_closeconn(struct connection *conn)
 147 {
 148
 149         close(conn->conn_fd);
 150         bzero(conn, sizeof(*conn));
 151         free(conn);
 152         finished++;
 153 }
 154
 155 static void
 156 tcpp_client_handleconn(struct kevent *kev)
 157 {
 158         struct connection *conn;
 159         struct iovec iov[2];
 160         ssize_t len, header_left;
 161
 162         conn = kev->udata;
 163         if (conn->conn_magic != CONNECTION_MAGIC)
 164                 errx(-1, "tcpp_client_handleconn: magic");
 165
 166         if (conn->conn_header_sent < sizeof(conn->conn_header)) {
 167                 header_left = sizeof(conn->conn_header) -
 168                     conn->conn_header_sent;
 169                 iov[0].iov_base = ((u_char *)&conn->conn_header) +
 170                     conn->conn_header_sent;
 171                 iov[0].iov_len = header_left;
 172                 iov[1].iov_base = buffer;
 173                 iov[1].iov_len = min(sizeof(buffer), payload_len);
 174                 len = writev(conn->conn_fd, iov, 2);
 175                 if (len < 0) {
 176                         tcpp_client_closeconn(conn);
 177                         err(-1, "tcpp_client_handleconn: header write");
 178                 }
 179                 if (len == 0) {
 180                         tcpp_client_closeconn(conn);
 181                         errx(-1, "tcpp_client_handleconn: header write "
 182                             "premature EOF");
 183                 }
 184                 if (len > header_left) {
 185                         conn->conn_data_sent += (len - header_left);
 186                         conn->conn_header_sent += header_left;
 187                 } else
 188                         conn->conn_header_sent += len;
 189         } else {
 190                 len = write(conn->conn_fd, buffer, min(sizeof(buffer),
 191                     payload_len - conn->conn_data_sent));
 192                 if (len < 0) {
 193                         tcpp_client_closeconn(conn);
 194                         err(-1, "tcpp_client_handleconn: data write");
 195                 }
 196                 if (len == 0) {
 197                         tcpp_client_closeconn(conn);
 198                         errx(-1, "tcpp_client_handleconn: data write: "
 199                             "premature EOF");
 200                 }
 201                 conn->conn_data_sent += len;
 202         }
 203         if (conn->conn_data_sent >= payload_len) {
 204                 /*
 205                  * All is well.
 206                  */
 207                 tcpp_client_closeconn(conn);
 208         }
 209 }
 210
 211 static void
 212 tcpp_client_worker(int workernum)
 213 {
 214         struct kevent *kev_array;
 215         int i, numevents, kev_bytes;
 216 #if defined(CPU_SETSIZE) && 0
 217         cpu_set_t mask;
 218         int ncpus;
 219         size_t len;
 220
 221         if (Pflag) {
 222                 len = sizeof(ncpus);
 223                 if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPUS, &ncpus, &len, NULL, 0) < 0)
 224                         err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPUS);
 225                 if (len != sizeof(ncpus))
 226                         errx(-1, "sysctlbyname: %s: len %jd", SYSCTLNAME_CPUS,
 227                             (intmax_t)len);
 228
 229                 CPU_ZERO(&mask);
 230                 CPU_SET(workernum % ncpus, &mask);
 231                 if (sched_setaffinity(0, CPU_SETSIZE, &mask) < 0)
 232                         err(-1, "sched_setaffinity");
 233         }
 234 #endif
 235         setproctitle("tcpp_client %d", workernum);
 236
 237         /*
 238          * Add the worker number to the remote port.
 239          */
 240         remoteip.sin_port = htons(rflag + workernum);
 241
 242         kev_bytes = sizeof(*kev_array) * mflag;
 243         kev_array = malloc(kev_bytes);
 244         if (kev_array == NULL)
 245                 err(-1, "malloc");
 246         bzero(kev_array, kev_bytes);
 247
 248         kq = kqueue();
 249         if (kq < 0)
 250                 err(-1, "kqueue");
 251
 252         while (finished < tflag) {
 253                 while ((started - finished < mflag) && (started < tflag))
 254                         (void)tcpp_client_newconn();
 255                 numevents = kevent(kq, NULL, 0, kev_array, mflag, NULL);
 256                 if (numevents < 0)
 257                         err(-1, "kevent");
 258                 if (numevents > mflag)
 259                         errx(-1, "kevent: %d", numevents);
 260                 for (i = 0; i < numevents; i++)
 261                         tcpp_client_handleconn(&kev_array[i]);
 262         }
 263         /* printf("Worker %d done - %d finished\n", workernum, finished); */
 264 }
 265
 266 void
 267 tcpp_client(void)
 268 {
 269         struct timespec ts_start, ts_finish;
 270         long cp_time_start[CPUSTATES], cp_time_finish[CPUSTATES];
 271         long ticks;
 272         size_t size;
 273         pid_t pid;
 274         int i, failed, status;
 275
 276         if (bflag < sizeof(struct tcpp_header))
 277                 errx(-1, "Can't use -b less than %zu\n",
 278                    sizeof(struct tcpp_header));
 279         payload_len = bflag - sizeof(struct tcpp_header);
 280
 281         pid_list = malloc(sizeof(*pid_list) * pflag);
 282         if (pid_list == NULL)
 283                 err(-1, "malloc pid_list");
 284         bzero(pid_list, sizeof(*pid_list) * pflag);
 285
 286         /*
 287          * Start workers.
 288          */
 289         size = sizeof(cp_time_start);
 290         if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPTIME, &cp_time_start, &size, NULL, 0)
 291             < 0)
 292                 err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPTIME);
 293         if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts_start) < 0)
 294                 err(-1, "clock_gettime");
 295         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 296                 pid = fork();
 297                 if (pid < 0) {
 298                         warn("fork");
 299                         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 300                                 if (pid_list[i] != 0)
 301                                         (void)kill(pid_list[i], SIGKILL);
 302                         }
 303                         exit(-1);
 304                 }
 305                 if (pid == 0) {
 306                         tcpp_client_worker(i);
 307                         exit(0);
 308                 }
 309                 pid_list[i] = pid;
 310         }
 311
 312         /*
 313          * GC workers.
 314          */
 315         failed = 0;
 316         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 317                 if (pid_list[i] != 0) {
 318                         while (waitpid(pid_list[i], &status, 0) != pid_list[i]);
 319                         if (WEXITSTATUS(status) != 0)
 320                                 failed = 1;
 321                 }
 322         }
 323         if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts_finish) < 0)
 324                 err(-1, "clock_gettime");
 325         size = sizeof(cp_time_finish);
 326         if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPTIME, &cp_time_finish, &size, NULL, 0)
 327             < 0)
 328                 err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPTIME);
 329         timespecsub(&ts_finish, &ts_start, &ts_finish);
 330
 331         if (failed)
 332                 errx(-1, "Too many errors");
 333
 334         if (hflag)
 335                 printf("bytes,seconds,conn/s,Gb/s,user%%,nice%%,sys%%,"
 336                     "intr%%,idle%%\n");
 337
 338         /*
 339          * Configuration parameters.
 340          */
 341         printf("%jd,", bflag * tflag * pflag);
 342         printf("%jd.%09jd,", (intmax_t)ts_finish.tv_sec,
 343             (intmax_t)(ts_finish.tv_nsec));
 344
 345         /*
 346          * Effective transmit rates.
 347          */
 348         printf("%f,", (double)(pflag * tflag)/
 349             (ts_finish.tv_sec + ts_finish.tv_nsec * 1e-9));
 350         printf("%f,", (double)(bflag * tflag * pflag * 8) /
 351             (ts_finish.tv_sec + ts_finish.tv_nsec * 1e-9) * 1e-9);
 352
 353         /*
 354          * CPU time (est).
 355          */
 356         ticks = 0;
 357         for (i = 0; i < CPUSTATES; i++) {
 358                 cp_time_finish[i] -= cp_time_start[i];
 359                 ticks += cp_time_finish[i];
 360         }
 361         printf("%0.02f,", (float)(100 * cp_time_finish[CP_USER]) / ticks);
 362         printf("%0.02f,", (float)(100 * cp_time_finish[CP_NICE]) / ticks);
 363         printf("%0.02f,", (float)(100 * cp_time_finish[CP_SYS]) / ticks);
 364         printf("%0.02f,", (float)(100 * cp_time_finish[CP_INTR]) / ticks);
 365         printf("%0.02f", (float)(100 * cp_time_finish[CP_IDLE]) / ticks);
 366         printf("\n");
 367 }