tools/tools/netrate/tcpp/tcpp_server.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/endian.h>
  31 #include <sys/event.h>
  32 #include <sys/resource.h>
  33 #include <sys/sched.h>
  34 #include <sys/socket.h>
  35 #include <sys/sysctl.h>
  36 #include <sys/time.h>
  37 #include <sys/wait.h>
  38
  39 #include <netinet/in.h>
  40
  41 #include <err.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 /*
  53  * Server side -- create a pool of processes, each listening on its own TCP
  54  * port number for new connections.  The first 8 bytes of each connection
  55  * will be a network byte order length, then there will be that number of
  56  * bytes of data.  We use non-blocking sockets with kqueue to to avoid the
  57  * overhead of threading or more than one process per processor, which makes
  58  * things a bit awkward when dealing with data we care about.  As such, we
  59  * read into a small character buffer which we then convert to a length once
  60  * we have all the data.
  61  */
  62 #define CONNECTION_MAGIC        0x6392af27
  63 struct connection {
  64         uint32_t        conn_magic;             /* Just magic. */
  65         int             conn_fd;
  66         struct tcpp_header      conn_header;    /* Header buffer. */
  67         u_int           conn_header_len;        /* Bytes so far. */
  68         u_int64_t       conn_data_len;          /* How much to sink. */
  69         u_int64_t       conn_data_received;     /* How much so far. */
  70 };
  71
  72 static pid_t                    *pid_list;
  73 static int                       kq;
  74
  75 static struct connection *
  76 tcpp_server_newconn(int listen_fd)
  77 {
  78         struct connection *conn;
  79         struct kevent kev;
  80         int fd;
  81
  82         fd = accept(listen_fd, NULL, NULL);
  83         if (fd < 0) {
  84                 warn("accept");
  85                 return (NULL);
  86         }
  87
  88         if (fcntl(fd, F_SETFL, O_NONBLOCK) < 0)
  89                 err(-1, "fcntl");
  90
  91         conn = malloc(sizeof(*conn));
  92         if (conn == NULL)
  93                 return (NULL);
  94         bzero(conn, sizeof(*conn));
  95         conn->conn_magic = CONNECTION_MAGIC;
  96         conn->conn_fd = fd;
  97
  98         /*
  99          * Register to read on the socket, and set our conn pointer as the
 100          * udata so we can find it quickly in the future.
 101          */
 102         EV_SET(&kev, fd, EVFILT_READ, EV_ADD, 0, 0, conn);
 103         if (kevent(kq, &kev, 1, NULL, 0, NULL) < 0)
 104                 err(-1, "kevent");
 105
 106         return (conn);
 107 }
 108
 109 static void
 110 tcpp_server_closeconn(struct connection *conn)
 111 {
 112
 113         /*
 114          * Kqueue cleans up after itself once we close the socket, and since
 115          * we are processing only one kevent at a time, we don't need to
 116          * worry about watching out for future kevents referring to it.
 117          *
 118          * ... right?
 119          */
 120         close(conn->conn_fd);
 121         bzero(conn, sizeof(*conn));
 122         free(conn);
 123 }
 124
 125 static u_char buffer[256*1024]; /* Buffer in which to sink data. */
 126 static void
 127 tcpp_server_handleconn(struct kevent *kev)
 128 {
 129         struct connection *conn;
 130         ssize_t len;
 131
 132         conn = kev->udata;
 133         if (conn->conn_magic != CONNECTION_MAGIC)
 134                 errx(-1, "tcpp_server_handleconn: magic");
 135
 136         if (conn->conn_header_len < sizeof(conn->conn_header)) {
 137                 len = read(conn->conn_fd,
 138                     ((u_char *)&conn->conn_header) + conn->conn_header_len,
 139                     sizeof(conn->conn_header) - conn->conn_header_len);
 140                 if (len < 0) {
 141                         warn("tcpp_server_handleconn: header read");
 142                         tcpp_server_closeconn(conn);
 143                         return;
 144                 }
 145                 if (len == 0) {
 146                         warnx("tcpp_server_handleconn: header premature eof");
 147                         tcpp_server_closeconn(conn);
 148                         return;
 149                 }
 150                 conn->conn_header_len += len;
 151                 if (conn->conn_header_len == sizeof(conn->conn_header)) {
 152                         tcpp_header_decode(&conn->conn_header);
 153                         if (conn->conn_header.th_magic != TCPP_MAGIC) {
 154                                 warnx("tcpp_server_handleconn: bad magic");
 155                                 tcpp_server_closeconn(conn);
 156                                 return;
 157                         }
 158                 }
 159         } else {
 160                 /*
 161                  * Drain up to a buffer from the connection, so that we pay
 162                  * attention to other connections too.
 163                  */
 164                 len = read(conn->conn_fd, buffer, sizeof(buffer));
 165                 if (len < 0) {
 166                         warn("tcpp_server_handleconn: data bad read");
 167                         tcpp_server_closeconn(conn);
 168                         return;
 169                 }
 170                 if (len == 0 && conn->conn_data_received <
 171                     conn->conn_header.th_len) {
 172                         warnx("tcpp_server_handleconn: data premature eof");
 173                         tcpp_server_closeconn(conn);
 174                         return;
 175                 }
 176                 conn->conn_data_received += len;
 177                 if (conn->conn_data_received > conn->conn_header.th_len) {
 178                         warnx("tcpp_server_handleconn: too much data");
 179                         tcpp_server_closeconn(conn);
 180                         return;
 181                 }
 182                 if (conn->conn_data_received == conn->conn_header.th_len) {
 183                         /*
 184                          * All is well.
 185                          */
 186                         tcpp_server_closeconn(conn);
 187                         return;
 188                 }
 189         }
 190 }
 191
 192 static void
 193 tcpp_server_worker(int workernum)
 194 {
 195         int i, listen_sock, numevents;
 196         struct kevent kev, *kev_array;
 197         int kev_bytes;
 198 #if defined(CPU_SETSIZE) && 0
 199         cpu_set_t mask;
 200         int ncpus;
 201         ssize_t len;
 202
 203         len = sizeof(ncpus);
 204         if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPUS, &ncpus, &len, NULL, 0) < 0)
 205                 err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPUS);
 206         if (len != sizeof(ncpus))
 207                 errx(-1, "sysctlbyname: %s: len %jd", SYSCTLNAME_CPUS,
 208                     (intmax_t)len);
 209
 210         CPU_ZERO(&mask);
 211         CPU_SET(workernum % ncpus, &mask);
 212         if (sched_setaffinity(0, CPU_SETSIZE, &mask) < 0)
 213                 err(-1, "sched_setaffinity");
 214 #endif
 215         setproctitle("tcpp_server %d", workernum);
 216
 217         /* Allow an extra kevent for the listen socket. */
 218         kev_bytes = sizeof(*kev_array) * (mflag + 1);
 219         kev_array = malloc(kev_bytes);
 220         if (kev_array == NULL)
 221                 err(-1, "malloc");
 222         bzero(kev_array, kev_bytes);
 223
 224         /* XXXRW: Want to set and pin the CPU here. */
 225
 226         /*
 227          * Add the worker number to the local port.
 228          */
 229         localipbase.sin_port = htons(rflag + workernum);
 230
 231         listen_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 232         if (listen_sock < 0)
 233                 err(-1, "socket");
 234         i = 1;
 235         if (setsockopt(listen_sock, SOL_SOCKET, SO_NOSIGPIPE, &i, sizeof(i))
 236             < 0)
 237                 err(-1, "setsockopt");
 238         i = 1;
 239         if (setsockopt(listen_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &i, sizeof(i))
 240             < 0)
 241                 err(-1, "setsockopt");
 242         if (bind(listen_sock, (struct sockaddr *)&localipbase,
 243             sizeof(localipbase)) < 0)
 244                 err(-1, "bind");
 245         if (listen(listen_sock, 16384))
 246                 err(-1, "listen");
 247         if (fcntl(listen_sock, F_SETFL, O_NONBLOCK) < 0)
 248                 err(-1, "fcntl");
 249
 250         kq = kqueue();
 251         if (kq < 0)
 252                 err(-1, "kqueue");
 253
 254         EV_SET(&kev, listen_sock, EVFILT_READ, EV_ADD, 0, 0, NULL);
 255         if (kevent(kq, &kev, 1, NULL, 0, NULL) < 0)
 256                 err(-1, "kevent");
 257
 258         while ((numevents = kevent(kq, NULL, 0, kev_array, mflag + 1, NULL))
 259             > 0) {
 260                 for (i = 0; i < numevents; i++) {
 261                         if (kev_array[i].ident == (u_int)listen_sock)
 262                                 (void)tcpp_server_newconn(listen_sock);
 263                         else
 264                                 tcpp_server_handleconn(&kev_array[i]);
 265                 }
 266         }
 267         printf("Worker %d done\n", workernum);
 268 }
 269
 270 void
 271 tcpp_server(void)
 272 {
 273         long cp_time_last[CPUSTATES], cp_time_now[CPUSTATES], ticks;
 274         size_t size;
 275         pid_t pid;
 276         int i;
 277
 278         pid_list = malloc(sizeof(*pid_list) * pflag);
 279         if (pid_list == NULL)
 280                 err(-1, "malloc pid_list");
 281         bzero(pid_list, sizeof(*pid_list) * pflag);
 282
 283         /*
 284          * Start workers.
 285          */
 286         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 287                 pid = fork();
 288                 if (pid < 0) {
 289                         warn("fork");
 290                         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 291                                 if (pid_list[i] != 0)
 292                                         (void)kill(pid_list[i], SIGKILL);
 293                         }
 294                         exit(-1);
 295                 }
 296                 if (pid == 0) {
 297                         tcpp_server_worker(i);
 298                         exit(0);
 299                 }
 300                 pid_list[i] = pid;
 301         }
 302
 303         if (Tflag) {
 304                 size = sizeof(cp_time_last);
 305                 if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPTIME, &cp_time_last, &size,
 306                     NULL, 0) < 0)
 307                         err(-1, "sysctlbyname: %s", SYSCTLNAME_CPTIME);
 308                 while (1) {
 309                         sleep(10);
 310                         size = sizeof(cp_time_last);
 311                         if (sysctlbyname(SYSCTLNAME_CPTIME, &cp_time_now,
 312                             &size, NULL, 0) < 0)
 313                                 err(-1, "sysctlbyname: %s",
 314                                     SYSCTLNAME_CPTIME);
 315                         ticks = 0;
 316                         for (i = 0; i < CPUSTATES; i++) {
 317                                 cp_time_last[i] = cp_time_now[i] -
 318                                     cp_time_last[i];
 319                                 ticks += cp_time_last[i];
 320                         }
 321                         printf("user%% %lu nice%% %lu sys%% %lu intr%% %lu "
 322                             "idle%% %lu\n",
 323                             (100 * cp_time_last[CP_USER]) / ticks,
 324                             (100 * cp_time_last[CP_NICE]) / ticks,
 325                             (100 * cp_time_last[CP_SYS]) / ticks,
 326                             (100 * cp_time_last[CP_INTR]) / ticks,
 327                             (100 * cp_time_last[CP_IDLE]) / ticks);
 328                         bcopy(cp_time_now, cp_time_last, sizeof(cp_time_last));
 329                 }
 330         }
 331
 332         /*
 333          * GC workers.
 334          */
 335         for (i = 0; i < pflag; i++) {
 336                 if (pid_list[i] != 0) {
 337                         while (waitpid(pid_list[i], NULL, 0) != pid_list[i]);
 338                 }
 339         }
 340 }