nfs3/synclient.c

   1 /* Blue Sky: File Systems in the Cloud
   2  *
   3  * Copyright (C) 2009  The Regents of the University of California
   4  * Written by Michael Vrable <mvrable@cs.ucsd.edu>
   5  *
   6  * TODO: Licensing
   7  */
   8
   9 /* Synthetic client for benchmarking: a tool for directly generating NFS
  10  * requests and reading back the responses, so that we can exercise the server
  11  * differently than the Linux kernel NFS client does.
  12  *
  13  * Much of this is copied from rpc.c and other BlueSky server code but is
  14  * designed to run independently of BlueSky. */
  15
  16 #include "mount_prot.h"
  17 #include "nfs3_prot.h"
  18 #include <stdio.h>
  19 #include <stdlib.h>
  20 #include <inttypes.h>
  21 #include <rpc/pmap_clnt.h>
  22 #include <string.h>
  23 #include <signal.h>
  24 #include <memory.h>
  25 #include <netdb.h>
  26 #include <sys/socket.h>
  27 #include <sys/types.h>
  28 #include <netinet/in.h>
  29 #include <netinet/ip.h>
  30 #include <glib.h>
  31
  32 /* TCP port number to use for NFS protocol.  (Should be 2049.) */
  33 #define NFS_SERVICE_PORT 2051
  34
  35 /* Maximum size of a single RPC message that we will accept (8 MB). */
  36 #define MAX_RPC_MSGSIZE (8 << 20)
  37
  38 int threads;
  39 int completed = 0;
  40
  41 struct rpc_reply {
  42     uint32_t xid;
  43     uint32_t type;
  44     uint32_t stat;
  45     uint32_t verf_flavor;
  46     uint32_t verf_len;
  47     uint32_t accept_stat;
  48 };
  49
  50 struct rpc_fail_reply {
  51     uint32_t xid;
  52     uint32_t type;
  53     uint32_t stat;
  54     uint32_t verf_flavor;
  55     uint32_t verf_len;
  56     uint32_t accept_stat;
  57 };
  58
  59 struct rpc_call_header {
  60     uint32_t xid;
  61     uint32_t mtype;
  62     uint32_t rpcvers;
  63     uint32_t prog;
  64     uint32_t vers;
  65     uint32_t proc;
  66 };
  67
  68 struct rpc_auth {
  69     uint32_t flavor;
  70     uint32_t len;
  71 };
  72
  73 typedef struct {
  74     GIOChannel *channel;
  75
  76     /* The reassembled message, thus far. */
  77     GString *msgbuf;
  78
  79     /* Remaining number of bytes in this message fragment; 0 if we next expect
  80      * another fragment header. */
  81     uint32_t frag_len;
  82
  83     /* If frag_len is zero: the number of bytes of the fragment header that
  84      * have been read so far. */
  85     int frag_hdr_bytes;
  86
  87     /* Mapping of XID values to outstanding RPC calls. */
  88     GHashTable *xid_table;
  89 } NFSConnection;
  90
  91 typedef struct {
  92     GFunc callback;
  93     gpointer user_data;
  94     int64_t start, end;
  95 } CallInfo;
  96
  97 static GMainLoop *main_loop;
  98
  99 int64_t now_hires()
 100 {
 101     struct timespec time;
 102
 103     if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time) != 0) {
 104         perror("clock_gettime");
 105         return 0;
 106     }
 107
 108     return (int64_t)(time.tv_sec) * 1000000000 + time.tv_nsec;
 109 }
 110
 111 static void do_write(NFSConnection *conn, const char *buf, size_t len)
 112 {
 113     while (len > 0) {
 114         gsize written = 0;
 115         switch (g_io_channel_write_chars(conn->channel, buf, len,
 116                                          &written, NULL)) {
 117         case G_IO_STATUS_ERROR:
 118         case G_IO_STATUS_EOF:
 119         case G_IO_STATUS_AGAIN:
 120             fprintf(stderr, "Error writing to socket!\n");
 121             return;
 122         case G_IO_STATUS_NORMAL:
 123             len -= written;
 124             buf += written;
 125             break;
 126         }
 127     }
 128 }
 129
 130 static void send_rpc(NFSConnection *nfs, int proc, GString *msg,
 131                      GFunc completion_handler, gpointer user_data)
 132 {
 133     static int xid_count = 0;
 134     struct rpc_call_header header;
 135     struct rpc_auth auth;
 136
 137     header.xid = GUINT32_TO_BE(xid_count++);
 138     header.mtype = 0;
 139     header.rpcvers = GUINT32_TO_BE(2);
 140     header.prog = GUINT32_TO_BE(NFS_PROGRAM);
 141     header.vers = GUINT32_TO_BE(NFS_V3);
 142     header.proc = GUINT32_TO_BE(proc);
 143
 144     auth.flavor = GUINT32_TO_BE(AUTH_NULL);
 145     auth.len = 0;
 146
 147     CallInfo *info = g_new0(CallInfo, 1);
 148
 149     uint32_t fragment = htonl(0x80000000
 150                               | (sizeof(header) + 2*sizeof(auth) + msg->len));
 151     do_write(nfs, (const char *)&fragment, sizeof(fragment));
 152     do_write(nfs, (const char *)&header, sizeof(header));
 153     do_write(nfs, (const char *)&auth, sizeof(auth));
 154     do_write(nfs, (const char *)&auth, sizeof(auth));
 155     do_write(nfs, msg->str, msg->len);
 156     g_io_channel_flush(nfs->channel, NULL);
 157
 158     info->start = now_hires();
 159     info->callback = completion_handler;
 160     info->user_data = user_data;
 161     g_hash_table_insert(nfs->xid_table,
 162                         GINT_TO_POINTER(GUINT32_FROM_BE(header.xid)), info);
 163 }
 164
 165 static void process_reply(NFSConnection *nfs, GString *msg)
 166 {
 167     struct rpc_reply *reply = (struct rpc_reply *)msg->str;
 168
 169     uint32_t xid = GUINT32_FROM_BE(reply->xid);
 170
 171     gpointer key = GINT_TO_POINTER(GUINT32_FROM_BE(reply->xid));
 172     CallInfo *info = g_hash_table_lookup(nfs->xid_table, key);
 173     if (info == NULL) {
 174         g_print("Could not match reply XID %d with a call!\n", xid);
 175         return;
 176     }
 177
 178     info->end = now_hires();
 179     printf("XID %d: Time = %"PRIi64"\n", xid, info->end - info->start);
 180     if (info->callback != NULL)
 181         info->callback(nfs, info->user_data);
 182
 183     g_hash_table_remove(nfs->xid_table, key);
 184     g_free(info);
 185
 186     completed++;
 187     if (completed == threads) {
 188         g_main_loop_quit(main_loop);
 189     }
 190 }
 191
 192 static gboolean read_handler(GIOChannel *channel,
 193                              GIOCondition condition,
 194                              gpointer data)
 195 {
 196     NFSConnection *nfs = (NFSConnection *)data;
 197
 198     gsize bytes_to_read = 0;    /* Number of bytes to attempt to read. */
 199
 200     /* If we have not yet read in the fragment header, do that first.  This is
 201      * 4 bytes that indicates the number of bytes in the message to follow
 202      * (with the high bit set if this is the last fragment making up the
 203      * message). */
 204     if (nfs->frag_len == 0) {
 205         bytes_to_read = 4 - nfs->frag_hdr_bytes;
 206     } else {
 207         bytes_to_read = nfs->frag_len & 0x7fffffff;
 208     }
 209
 210     if (bytes_to_read > MAX_RPC_MSGSIZE
 211         || nfs->msgbuf->len + bytes_to_read > MAX_RPC_MSGSIZE)
 212     {
 213         fprintf(stderr, "Excessive fragment size for RPC: %zd bytes\n",
 214                 bytes_to_read);
 215         g_io_channel_shutdown(nfs->channel, TRUE, NULL);
 216         return FALSE;
 217     }
 218
 219     gsize bytes_read = 0;
 220     g_string_set_size(nfs->msgbuf, nfs->msgbuf->len + bytes_to_read);
 221     char *buf = &nfs->msgbuf->str[nfs->msgbuf->len - bytes_to_read];
 222     switch (g_io_channel_read_chars(nfs->channel, buf,
 223                                     bytes_to_read, &bytes_read, NULL)) {
 224     case G_IO_STATUS_NORMAL:
 225         break;
 226     case G_IO_STATUS_AGAIN:
 227         return TRUE;
 228     case G_IO_STATUS_EOF:
 229         if (bytes_read == bytes_to_read)
 230             break;
 231         /* else fall through */
 232     case G_IO_STATUS_ERROR:
 233         fprintf(stderr, "Unexpected error or end of file on RPC stream %d!\n",
 234                 g_io_channel_unix_get_fd(nfs->channel));
 235         g_io_channel_shutdown(nfs->channel, TRUE, NULL);
 236         /* TODO: Clean up connection object. */
 237         return FALSE;
 238     }
 239
 240     g_assert(bytes_read >= 0 && bytes_read <= bytes_to_read);
 241
 242     g_string_set_size(nfs->msgbuf,
 243                       nfs->msgbuf->len - (bytes_to_read - bytes_read));
 244
 245     if (nfs->frag_len == 0) {
 246         /* Handle reading in the fragment header.  If we've read the complete
 247          * header, store the fragment size. */
 248         nfs->frag_hdr_bytes += bytes_read;
 249         if (nfs->frag_hdr_bytes == 4) {
 250             memcpy((char *)&nfs->frag_len,
 251                    &nfs->msgbuf->str[nfs->msgbuf->len - 4], 4);
 252             nfs->frag_len = ntohl(nfs->frag_len);
 253             g_string_set_size(nfs->msgbuf, nfs->msgbuf->len - 4);
 254             nfs->frag_hdr_bytes = 0;
 255         }
 256     } else {
 257         /* We were reading in the fragment body. */
 258         nfs->frag_len -= bytes_read;
 259
 260         if (nfs->frag_len = 0x80000000) {
 261             process_reply(nfs, nfs->msgbuf);
 262             nfs->frag_len = 0;
 263             g_string_set_size(nfs->msgbuf, 0);
 264         }
 265     }
 266
 267     return TRUE;
 268 }
 269
 270 static gboolean idle_handler(gpointer data)
 271 {
 272     NFSConnection *nfs = (NFSConnection *)data;
 273     int i;
 274
 275     g_print("Sending requests...\n");
 276     for (i = 0; i < threads; i++) {
 277         char buf[64];
 278         struct diropargs3 lookup;
 279         uint64_t rootfh = GUINT64_TO_BE(1);
 280
 281         sprintf(buf, "file-%d", i + 1);
 282         lookup.dir.data.data_len = 8;
 283         lookup.dir.data.data_val = (char *)&rootfh;
 284         lookup.name = buf;
 285
 286         GString *str = g_string_new("");
 287         XDR xdr;
 288         xdr_string_create(&xdr, str, XDR_ENCODE);
 289         xdr_diropargs3(&xdr, &lookup);
 290         send_rpc(nfs, NFSPROC3_LOOKUP, str, NULL, NULL);
 291         g_string_free(str, TRUE);
 292     }
 293
 294     return FALSE;
 295 }
 296
 297 NFSConnection *nfs_connect(const char *hostname)
 298 {
 299     int result;
 300     struct addrinfo hints;
 301     struct addrinfo *ai = NULL;
 302
 303     int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 304     if (fd < 0) {
 305         fprintf(stderr, "Unable to create NFS TCP socket: %m\n");
 306         exit(1);
 307     }
 308
 309     memset(&hints, 0, sizeof(hints));
 310     hints.ai_family = AF_INET;
 311     hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 312     hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;
 313     result = getaddrinfo(hostname, "2051", NULL, &ai);
 314     if (result < 0 || ai == NULL) {
 315         fprintf(stderr, "Hostname lookup failure for %s: %s\n",
 316                 hostname, gai_strerror(result));
 317         exit(1);
 318     }
 319
 320     if (connect(fd, ai->ai_addr, ai->ai_addrlen) < 0) {
 321         fprintf(stderr, "Unable to connect to : %m\n");
 322     }
 323
 324     freeaddrinfo(ai);
 325
 326     NFSConnection *conn = g_new0(NFSConnection, 1);
 327     conn->msgbuf = g_string_new("");
 328     conn->xid_table = g_hash_table_new(g_direct_hash, g_direct_equal);
 329
 330     conn->channel = g_io_channel_unix_new(fd);
 331     g_io_channel_set_encoding(conn->channel, NULL, NULL);
 332     g_io_channel_set_flags(conn->channel, G_IO_FLAG_NONBLOCK, NULL);
 333     g_io_add_watch(conn->channel, G_IO_IN, read_handler, conn);
 334
 335     g_idle_add(idle_handler, conn);
 336
 337     return conn;
 338 }
 339
 340 int main(int argc, char *argv[])
 341 {
 342     g_thread_init(NULL);
 343     g_set_prgname("synclient");
 344     g_print("Launching synthetic NFS RPC client...\n");
 345
 346     threads = 8;
 347     if (argc > 1)
 348         threads = atoi(argv[1]);
 349
 350     main_loop = g_main_loop_new(NULL, FALSE);
 351     nfs_connect("niniel.sysnet.ucsd.edu");
 352
 353     g_main_loop_run(main_loop);
 354
 355     return 0;
 356 }