tools/tools/netrate/tcpp/tcpp_client.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2008-2009 Robert N. M. Watson
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD$
  27  */
  28
  29 #include <sys/types.h>
  30 #include <sys/event.h>
  31 #include <sys/resource.h>
  32 #include <sys/sched.h>
  33 #include <sys/socket.h>
  34 #include <sys/sysctl.h>
  35 #include <sys/time.h>
  36 #include <sys/wait.h>
  37
  38 #include <netinet/in.h>
  39
  40 #include <err.h>
  41 #include <errno.h>
  42 #include <fcntl.h>
  43 #include <inttypes.h>
  44 #include <signal.h>
  45 #include <stdio.h>
  46 #include <stdlib.h>
  47 #include <string.h>
  48 #include <unistd.h>
  49
  50 #include "tcpp.h"
  51
  52 #define min(x, y)       (x < y ? x : y)
  53
  54 #define timespecsub(vvp, uvp)                                           \
  55         do {                                                            \
  56                 (vvp)->tv_sec -= (uvp)->tv_sec;                         \
  57                 (vvp)->tv_nsec -= (uvp)->tv_nsec;                       \
  58                 if ((vvp)->tv_nsec < 0) {                               \
  59                         (vvp)->tv_sec--;                                \
  60                         (vvp)->tv_nsec += 1000000000;                   \
  61                 }                                                       \
  62         } while (0)
  63
  64
  65 /*
  66  * Gist of each client worker: build up to mflag connections at a time, and
  67  * pump data in to them somewhat fairly until tflag connections have been
  68  * completed.
  69  */
  70 #define CONNECTION_MAGIC        0x87a3f56e
  71 struct connection {
  72         uint32_t        conn_magic;             /* Just magic. */
  73         int             conn_fd;
  74         struct tcpp_header      conn_header;    /* Header buffer. */
  75         u_int           conn_header_sent;       /* Header bytes sent. */
  76         u_int64_t       conn_data_sent;         /* Data bytes sent.*/
  77 };
  78
  79 static u_char                    buffer[256 * 1024];    /* Buffer to send. */
  80 static pid_t                    *pid_list;
  81 static int                       kq;
  82 static int                       started;       /* Number started so far. */
  83 static int                       finished;      /* Number finished so far. */
  84 static int                       counter;       /* IP number offset. */
  85
  86 static struct connection *
  87 tcpp_client_newconn(void)
  88 {
  89         struct sockaddr_in sin;
  90         struct connection *conn;
  91         struct kevent kev;
  92         int fd, i;
  93
  94         /*
  95          * Spread load over available IPs, roating through them as we go.  No
  96          * attempt to localize IPs to particular workers.
  97          */
  98         sin = localipbase;
  99         sin.sin_addr.s_addr = htonl(ntohl(localipbase.sin_addr.s_addr) +
 100             (counter++ % Mflag));
 101
 102         fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 103         if (fd < 0)
 104                 err(-1, "socket");
 105
 106         if (fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK) < 0)
 107                 err(-1, "fcntl");
 108
 109         i = 1;
 110         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_NOSIGPIPE, &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 = bflag;
 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         ssize_t len;
 160
 161         conn = kev->udata;
 162         if (conn->conn_magic != CONNECTION_MAGIC)
 163                 errx(-1, "tcpp_client_handleconn: magic");
 164
 165         if (conn->conn_header_sent < sizeof(conn->conn_header)) {
 166                 len = write(conn->conn_fd, ((u_char *)&conn->conn_header) +
 167                     conn->conn_header_sent, sizeof(conn->conn_header) -
 168                     conn->conn_header_sent);
 169                 if (len < 0) {
 170                         tcpp_client_closeconn(conn);
 171                         err(-1, "tcpp_client_handleconn: header write");
 172                 }
 173                 if (len == 0) {
 174                         tcpp_client_closeconn(conn);
 175                         errx(-1, "tcpp_client_handleconn: header write "
 176                             "premature EOF");
 177                 }
 178                 conn->conn_header_sent += len;
 179         } else {
 180                 len = write(conn->conn_fd, buffer, min(sizeof(buffer),
 181                     bflag - conn->conn_data_sent));
 182                 if (len < 0) {
 183                         tcpp_client_closeconn(conn);
 184                         err(-1, "tcpp_client_handleconn: data write");
 185                 }
 186                 if (len == 0) {
 187                         tcpp_client_closeconn(conn);
 188                         errx(-1, "tcpp_client_handleconn: data write: "
 189                             "premature EOF");
 190                 }
 191                 conn->conn_data_sent += len;
 192                 if (conn->conn_data_sent >= bflag) {
 193                         /*
 194                          * All is well.
 195                          */
 196                         tcpp_client_closeconn(conn);
 197                 }
 198         }
 199 }
 200
 201 static void
 202 tcpp_client_worker(int workernum)
 203 {
 204         struct kevent *kev_array;
 205         int i, numevents, kev_bytes;
 206 #if defined(CPU_SETSIZE) && 0
 207         cpu_set_t mask;
 208         int ncpus;
 209         size_t len;
 210
 211         len = sizeof(ncpus);
 212         if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPUS, &ncpus, &len, NULL, 0) < 0)
 213                 err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPUS);
 214         if (len != sizeof(ncpus))
 215                 errx(-1, "sysctlbyname: %s: len %jd", SYSCTLNAME_CPUS,
 216                     (intmax_t)len);
 217
 218         CPU_ZERO(&mask);
 219         CPU_SET(workernum % ncpus, &mask);
 220         if (sched_setaffinity(0, CPU_SETSIZE, &mask) < 0)
 221                 err(-1, "sched_setaffinity");
 222 #endif
 223         setproctitle("tcpp_client %d", workernum);
 224
 225         /*
 226          * Add the worker number to the remote port.
 227          */
 228         remoteip.sin_port = htons(rflag + workernum);
 229
 230         kev_bytes = sizeof(*kev_array) * mflag;
 231         kev_array = malloc(kev_bytes);
 232         if (kev_array == NULL)
 233                 err(-1, "malloc");
 234         bzero(kev_array, kev_bytes);
 235
 236         kq = kqueue();
 237         if (kq < 0)
 238                 err(-1, "kqueue");
 239
 240         while (finished < tflag) {
 241                 while ((started - finished < mflag) && (started < tflag))
 242                         (void)tcpp_client_newconn();
 243                 numevents = kevent(kq, NULL, 0, kev_array, mflag, NULL);
 244                 if (numevents < 0)
 245                         err(-1, "kevent");
 246                 if (numevents > mflag)
 247                         errx(-1, "kevent: %d", numevents);
 248                 for (i = 0; i < numevents; i++)
 249                         tcpp_client_handleconn(&kev_array[i]);
 250         }
 251         /* printf("Worker %d done - %d finished\n", workernum, finished); */
 252 }
 253
 254 void
 255 tcpp_client(void)
 256 {
 257         struct timespec ts_start, ts_finish;
 258         long cp_time_start[CPUSTATES], cp_time_finish[CPUSTATES];
 259         long ticks;
 260         size_t size;
 261         pid_t pid;
 262         int i, failed, status;
 263
 264         pid_list = malloc(sizeof(*pid_list) * pflag);
 265         if (pid_list == NULL)
 266                 err(-1, "malloc pid_list");
 267         bzero(pid_list, sizeof(*pid_list) * pflag);
 268
 269         /*
 270          * Start workers.
 271          */
 272         size = sizeof(cp_time_start);
 273         if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPTIME, &cp_time_start, &size, NULL, 0)
 274             < 0)
 275                 err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPTIME);
 276         if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts_start) < 0)
 277                 err(-1, "clock_gettime");
 278         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 279                 pid = fork();
 280                 if (pid < 0) {
 281                         warn("fork");
 282                         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 283                                 if (pid_list[i] != 0)
 284                                         (void)kill(pid_list[i], SIGKILL);
 285                         }
 286                         exit(-1);
 287                 }
 288                 if (pid == 0) {
 289                         tcpp_client_worker(i);
 290                         exit(0);
 291                 }
 292                 pid_list[i] = pid;
 293         }
 294
 295         /*
 296          * GC workers.
 297          */
 298         failed = 0;
 299         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 300                 if (pid_list[i] != 0) {
 301                         while (waitpid(pid_list[i], &status, 0) != pid_list[i]);
 302                         if (WEXITSTATUS(status) != 0)
 303                                 failed = 1;
 304                 }
 305         }
 306         if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts_finish) < 0)
 307                 err(-1, "clock_gettime");
 308         size = sizeof(cp_time_finish);
 309         if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPTIME, &cp_time_finish, &size, NULL, 0)
 310             < 0)
 311                 err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPTIME);
 312         timespecsub(&ts_finish, &ts_start);
 313
 314         if (failed)
 315                 errx(-1, "Too many errors");
 316
 317         printf("%jd bytes transferred in %jd.%09jd seconds\n",
 318             (bflag * tflag * pflag), (intmax_t)ts_finish.tv_sec,
 319             (intmax_t)(ts_finish.tv_nsec));
 320
 321         if (Tflag)
 322                 printf("%d procs ", pflag);
 323         if (Cflag) {
 324                 printf("%f cps%s", (double)(pflag * tflag)/
 325                     (ts_finish.tv_sec + ts_finish.tv_nsec * 1e-9),
 326                     Tflag ? " " : "\n");
 327         } else {
 328                 printf("%f Gbps%s", (double)(bflag * tflag * pflag * 8) /
 329                     (ts_finish.tv_sec + ts_finish.tv_nsec * 1e-9) * 1e-9,
 330                     Tflag ? " " : "\n");
 331         }
 332         if (Tflag) {
 333                 ticks = 0;
 334                 for (i = 0; i < CPUSTATES; i++) {
 335                         cp_time_finish[i] -= cp_time_start[i];
 336                         ticks += cp_time_finish[i];
 337                 }
 338                 printf("user%% %lu nice%% %lu sys%% %lu intr%% %lu "
 339                     "idle%% %lu\n",
 340                     (100 * cp_time_finish[CP_USER]) / ticks,
 341                     (100 * cp_time_finish[CP_NICE]) / ticks,
 342                     (100 * cp_time_finish[CP_SYS]) / ticks,
 343                     (100 * cp_time_finish[CP_INTR]) / ticks,
 344                     (100 * cp_time_finish[CP_IDLE]) / ticks);
 345         }
 346 }