tools/tools/netrate/netsend/netsend.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2004 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/socket.h>
  31 #include <sys/time.h>
  32
  33 #include <netinet/in.h>
  34
  35 #include <arpa/inet.h>
  36
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <stdint.h>
  39 #include <stdlib.h>
  40 #include <string.h>
  41
  42 static void
  43 usage(void)
  44 {
  45
  46         fprintf(stderr,
  47             "netsend [ip] [port] [payloadsize] [rate] [duration]\n");
  48         exit(-1);
  49 }
  50
  51 #define MAX_RATE        100000000
  52
  53 static __inline void
  54 timespec_add(struct timespec *tsa, struct timespec *tsb)
  55 {
  56
  57         tsa->tv_sec += tsb->tv_sec;
  58         tsa->tv_nsec += tsb->tv_nsec;
  59         if (tsa->tv_nsec >= 1000000000) {
  60                 tsa->tv_sec++;
  61                 tsa->tv_nsec -= 1000000000;
  62         }
  63 }
  64
  65 static __inline int
  66 timespec_ge(struct timespec *a, struct timespec *b)
  67 {
  68
  69         if (a->tv_sec > b->tv_sec)
  70                 return (1);
  71         if (a->tv_sec < b->tv_sec)
  72                 return (0);
  73         if (a->tv_nsec >= b->tv_nsec)
  74                 return (1);
  75         return (0);
  76 }
  77
  78 /*
  79  * Busy wait spinning until we reach (or slightly pass) the desired time.
  80  * Optionally return the current time as retrieved on the last time check
  81  * to the caller.  Optionally also increment a counter provided by the
  82  * caller each time we loop.
  83  */
  84 static int
  85 wait_time(struct timespec ts, struct timespec *wakeup_ts, long long *waited)
  86 {
  87         struct timespec curtime;
  88
  89         curtime.tv_sec = 0;
  90         curtime.tv_nsec = 0;
  91
  92         if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &curtime) == -1) {
  93                 perror("clock_gettime");
  94                 return (-1);
  95         }
  96 #if 0
  97         if (timespec_ge(&curtime, &ts))
  98                 printf("warning: wait_time missed deadline without spinning\n");
  99 #endif
 100         while (timespec_ge(&ts, &curtime)) {
 101                 if (waited != NULL)
 102                         (*waited)++;
 103                 if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &curtime) == -1) {
 104                         perror("clock_gettime");
 105                         return (-1);
 106                 }
 107         }
 108         if (wakeup_ts != NULL)
 109                 *wakeup_ts = curtime;
 110         return (0);
 111 }
 112
 113 /*
 114  * Calculate a second-aligned starting time for the packet stream.  Busy
 115  * wait between our calculated interval and dropping the provided packet
 116  * into the socket.  If we hit our duration limit, bail.
 117  */
 118 static int
 119 timing_loop(int s, struct timespec interval, long duration, u_char *packet,
 120     u_int packet_len)
 121 {
 122         struct timespec nexttime, starttime, tmptime;
 123         long long waited;
 124         u_int32_t counter;
 125         long finishtime;
 126         long send_errors, send_calls;
 127
 128         if (clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tmptime) == -1) {
 129                 perror("clock_getres");
 130                 return (-1);
 131         }
 132
 133         if (timespec_ge(&tmptime, &interval))
 134                 fprintf(stderr,
 135                     "warning: interval less than resolution (%jd.%09ld)\n",
 136                     (intmax_t)tmptime.tv_sec, tmptime.tv_nsec);
 137
 138         if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &starttime) == -1) {
 139                 perror("clock_gettime");
 140                 return (-1);
 141         }
 142         tmptime.tv_sec = 2;
 143         tmptime.tv_nsec = 0;
 144         timespec_add(&starttime, &tmptime);
 145         starttime.tv_nsec = 0;
 146         if (wait_time(starttime, NULL, NULL) == -1)
 147                 return (-1);
 148         nexttime = starttime;
 149         finishtime = starttime.tv_sec + duration;
 150
 151         send_errors = send_calls = 0;
 152         counter = 0;
 153         waited = 0;
 154         while (1) {
 155                 timespec_add(&nexttime, &interval);
 156                 if (wait_time(nexttime, &tmptime, &waited) == -1)
 157                         return (-1);
 158                 /*
 159                  * We maintain and, if there's room, send a counter.  Note
 160                  * that even if the error is purely local, we still increment
 161                  * the counter, so missing sequence numbers on the receive
 162                  * side should not be assumed to be packets lost in transit.
 163                  * For example, if the UDP socket gets back an ICMP from a
 164                  * previous send, the error will turn up the current send
 165                  * operation, causing the current sequence number also to be
 166                  * skipped.
 167                  *
 168                  * XXXRW: Note alignment assumption.
 169                  */
 170                 if (packet_len >= 4) {
 171                         *((u_int32_t *)packet) = htonl(counter);
 172                         counter++;
 173                 }
 174                 if (send(s, packet, packet_len, 0) < 0)
 175                         send_errors++;
 176                 send_calls++;
 177                 if (duration != 0 && tmptime.tv_sec >= finishtime)
 178                         goto done;
 179         }
 180
 181 done:
 182         if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tmptime) == -1) {
 183                 perror("clock_gettime");
 184                 return (-1);
 185         }
 186
 187         printf("\n");
 188         printf("start:             %jd.%09ld\n", (intmax_t)starttime.tv_sec,
 189             starttime.tv_nsec);
 190         printf("finish:            %jd.%09ld\n", (intmax_t)tmptime.tv_sec,
 191             tmptime.tv_nsec);
 192         printf("send calls:        %ld\n", send_calls);
 193         printf("send errors:       %ld\n", send_errors);
 194         printf("approx send rate:  %ld\n", (send_calls - send_errors) /
 195             duration);
 196         printf("approx error rate: %ld\n", (send_errors / send_calls));
 197         printf("waited:            %lld\n", waited);
 198         printf("approx waits/sec:  %lld\n", (long long)(waited / duration));
 199         printf("approx wait rate:  %lld\n", (long long)(waited / send_calls));
 200
 201         return (0);
 202 }
 203
 204 int
 205 main(int argc, char *argv[])
 206 {
 207         long rate, payloadsize, port, duration;
 208         struct timespec interval;
 209         struct sockaddr_in sin;
 210         char *dummy, *packet;
 211         int s;
 212
 213         if (argc != 6)
 214                 usage();
 215
 216         bzero(&sin, sizeof(sin));
 217         sin.sin_len = sizeof(sin);
 218         sin.sin_family = AF_INET;
 219         if (inet_aton(argv[1], &sin.sin_addr) == 0) {
 220                 perror(argv[1]);
 221                 return (-1);
 222         }
 223
 224         port = strtoul(argv[2], &dummy, 10);
 225         if (port < 1 || port > 65535 || *dummy != '\0')
 226                 usage();
 227         sin.sin_port = htons(port);
 228
 229         payloadsize = strtoul(argv[3], &dummy, 10);
 230         if (payloadsize < 0 || *dummy != '\0')
 231                 usage();
 232         if (payloadsize > 32768) {
 233                 fprintf(stderr, "payloadsize > 32768\n");
 234                 return (-1);
 235         }
 236
 237         /*
 238          * Specify an arbitrary limit.  It's exactly that, not selected by
 239          .* any particular strategy.  '0' is a special value meaning "blast",
 240          * and avoids the cost of a timing loop.
 241          */
 242         rate = strtoul(argv[4], &dummy, 10);
 243         if (rate < 1 || *dummy != '\0')
 244                 usage();
 245         if (rate > MAX_RATE) {
 246                 fprintf(stderr, "rate > %d\n", MAX_RATE);
 247                 return (-1);
 248         }
 249
 250         duration = strtoul(argv[5], &dummy, 10);
 251         if (duration < 0 || *dummy != '\0')
 252                 usage();
 253
 254         packet = malloc(payloadsize);
 255         if (packet == NULL) {
 256                 perror("malloc");
 257                 return (-1);
 258         }
 259         bzero(packet, payloadsize);
 260
 261         if (rate == 0) {
 262                 interval.tv_sec = 0;
 263                 interval.tv_nsec = 0;
 264         } else if (rate == 1) {
 265                 interval.tv_sec = 1;
 266                 interval.tv_nsec = 0;
 267         } else {
 268                 interval.tv_sec = 0;
 269                 interval.tv_nsec = ((1 * 1000000000) / rate);
 270         }
 271         printf("Sending packet of payload size %ld every %jd.%09lds for %ld "
 272             "seconds\n", payloadsize, (intmax_t)interval.tv_sec,
 273             interval.tv_nsec, duration);
 274
 275         s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 276         if (s == -1) {
 277                 perror("socket");
 278                 return (-1);
 279         }
 280
 281         if (connect(s, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0) {
 282                 perror("connect");
 283                 return (-1);
 284         }
 285
 286         return (timing_loop(s, interval, duration, packet, payloadsize));
 287 }