1 /*
2  * sg engine
3  *
4  * IO engine that uses the Linux SG v3 interface to talk to SCSI devices
5  *
6  */
7 #include <stdio.h>
8 #include <stdlib.h>
9 #include <unistd.h>
10 #include <errno.h>
11 #include <assert.h>
12 #include <sys/poll.h>
13 
14 #include "../fio.h"
15 
16 #ifdef FIO_HAVE_SGIO
17 
18 struct sgio_cmd {
19 	unsigned char cdb[10];
20 	int nr;
21 };
22 
23 struct sgio_data {
24 	struct sgio_cmd *cmds;
25 	struct io_u **events;
26 	struct pollfd *pfds;
27 	int *fd_flags;
28 	void *sgbuf;
29 	unsigned int bs;
30 	int type_checked;
31 };
32 
sgio_hdr_init(struct sgio_data * sd,struct sg_io_hdr * hdr,struct io_u * io_u,int fs)33 static void sgio_hdr_init(struct sgio_data *sd, struct sg_io_hdr *hdr,
34 			  struct io_u *io_u, int fs)
35 {
36 	struct sgio_cmd *sc = &sd->cmds[io_u->index];
37 
38 	memset(hdr, 0, sizeof(*hdr));
39 	memset(sc->cdb, 0, sizeof(sc->cdb));
40 
41 	hdr->interface_id = 'S';
42 	hdr->cmdp = sc->cdb;
43 	hdr->cmd_len = sizeof(sc->cdb);
44 	hdr->pack_id = io_u->index;
45 	hdr->usr_ptr = io_u;
46 
47 	if (fs) {
48 		hdr->dxferp = io_u->xfer_buf;
49 		hdr->dxfer_len = io_u->xfer_buflen;
50 	}
51 }
52 
pollin_events(struct pollfd * pfds,int fds)53 static int pollin_events(struct pollfd *pfds, int fds)
54 {
55 	int i;
56 
57 	for (i = 0; i < fds; i++)
58 		if (pfds[i].revents & POLLIN)
59 			return 1;
60 
61 	return 0;
62 }
63 
fio_sgio_getevents(struct thread_data * td,unsigned int min,unsigned int max,const struct timespec fio_unused * t)64 static int fio_sgio_getevents(struct thread_data *td, unsigned int min,
65 			      unsigned int max,
66 			      const struct timespec fio_unused *t)
67 {
68 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
69 	int left = max, ret, r = 0;
70 	void *buf = sd->sgbuf;
71 	unsigned int i, events;
72 	struct fio_file *f;
73 
74 	/*
75 	 * Fill in the file descriptors
76 	 */
77 	for_each_file(td, f, i) {
78 		/*
79 		 * don't block for min events == 0
80 		 */
81 		if (!min)
82 			sd->fd_flags[i] = fio_set_fd_nonblocking(f->fd, "sg");
83 		else
84 			sd->fd_flags[i] = -1;
85 
86 		sd->pfds[i].fd = f->fd;
87 		sd->pfds[i].events = POLLIN;
88 	}
89 
90 	while (left) {
91 		void *p;
92 
93 		do {
94 			if (!min)
95 				break;
96 
97 			ret = poll(sd->pfds, td->o.nr_files, -1);
98 			if (ret < 0) {
99 				if (!r)
100 					r = -errno;
101 				td_verror(td, errno, "poll");
102 				break;
103 			} else if (!ret)
104 				continue;
105 
106 			if (pollin_events(sd->pfds, td->o.nr_files))
107 				break;
108 		} while (1);
109 
110 		if (r < 0)
111 			break;
112 
113 re_read:
114 		p = buf;
115 		events = 0;
116 		for_each_file(td, f, i) {
117 			ret = read(f->fd, p, left * sizeof(struct sg_io_hdr));
118 			if (ret < 0) {
119 				if (errno == EAGAIN)
120 					continue;
121 				r = -errno;
122 				td_verror(td, errno, "read");
123 				break;
124 			} else if (ret) {
125 				p += ret;
126 				events += ret / sizeof(struct sg_io_hdr);
127 			}
128 		}
129 
130 		if (r < 0)
131 			break;
132 		if (!events) {
133 			usleep(1000);
134 			goto re_read;
135 		}
136 
137 		left -= events;
138 		r += events;
139 
140 		for (i = 0; i < events; i++) {
141 			struct sg_io_hdr *hdr = (struct sg_io_hdr *) buf + i;
142 
143 			sd->events[i] = hdr->usr_ptr;
144 		}
145 	}
146 
147 	if (!min) {
148 		for_each_file(td, f, i) {
149 			if (sd->fd_flags[i] == -1)
150 				continue;
151 
152 			if (fcntl(f->fd, F_SETFL, sd->fd_flags[i]) < 0)
153 				log_err("fio: sg failed to restore fcntl flags: %s\n", strerror(errno));
154 		}
155 	}
156 
157 	return r;
158 }
159 
fio_sgio_ioctl_doio(struct thread_data * td,struct fio_file * f,struct io_u * io_u)160 static int fio_sgio_ioctl_doio(struct thread_data *td,
161 			       struct fio_file *f, struct io_u *io_u)
162 {
163 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
164 	struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
165 	int ret;
166 
167 	sd->events[0] = io_u;
168 
169 	ret = ioctl(f->fd, SG_IO, hdr);
170 	if (ret < 0)
171 		return ret;
172 
173 	return FIO_Q_COMPLETED;
174 }
175 
fio_sgio_rw_doio(struct fio_file * f,struct io_u * io_u,int do_sync)176 static int fio_sgio_rw_doio(struct fio_file *f, struct io_u *io_u, int do_sync)
177 {
178 	struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
179 	int ret;
180 
181 	ret = write(f->fd, hdr, sizeof(*hdr));
182 	if (ret < 0)
183 		return ret;
184 
185 	if (do_sync) {
186 		ret = read(f->fd, hdr, sizeof(*hdr));
187 		if (ret < 0)
188 			return ret;
189 		return FIO_Q_COMPLETED;
190 	}
191 
192 	return FIO_Q_QUEUED;
193 }
194 
fio_sgio_doio(struct thread_data * td,struct io_u * io_u,int do_sync)195 static int fio_sgio_doio(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int do_sync)
196 {
197 	struct fio_file *f = io_u->file;
198 
199 	if (f->filetype == FIO_TYPE_BD)
200 		return fio_sgio_ioctl_doio(td, f, io_u);
201 
202 	return fio_sgio_rw_doio(f, io_u, do_sync);
203 }
204 
fio_sgio_prep(struct thread_data * td,struct io_u * io_u)205 static int fio_sgio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
206 {
207 	struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
208 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
209 	int nr_blocks, lba;
210 
211 	if (io_u->xfer_buflen & (sd->bs - 1)) {
212 		log_err("read/write not sector aligned\n");
213 		return EINVAL;
214 	}
215 
216 	if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
217 		sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u, 1);
218 
219 		hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_FROM_DEV;
220 		hdr->cmdp[0] = 0x28;
221 	} else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
222 		sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u, 1);
223 
224 		hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_TO_DEV;
225 		hdr->cmdp[0] = 0x2a;
226 	} else {
227 		sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u, 0);
228 
229 		hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_NONE;
230 		hdr->cmdp[0] = 0x35;
231 	}
232 
233 	if (hdr->dxfer_direction != SG_DXFER_NONE) {
234 		nr_blocks = io_u->xfer_buflen / sd->bs;
235 		lba = io_u->offset / sd->bs;
236 		hdr->cmdp[2] = (unsigned char) ((lba >> 24) & 0xff);
237 		hdr->cmdp[3] = (unsigned char) ((lba >> 16) & 0xff);
238 		hdr->cmdp[4] = (unsigned char) ((lba >>  8) & 0xff);
239 		hdr->cmdp[5] = (unsigned char) (lba & 0xff);
240 		hdr->cmdp[7] = (unsigned char) ((nr_blocks >> 8) & 0xff);
241 		hdr->cmdp[8] = (unsigned char) (nr_blocks & 0xff);
242 	}
243 
244 	return 0;
245 }
246 
fio_sgio_queue(struct thread_data * td,struct io_u * io_u)247 static int fio_sgio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
248 {
249 	struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
250 	int ret, do_sync = 0;
251 
252 	fio_ro_check(td, io_u);
253 
254 	if (td->o.sync_io || td->o.odirect || ddir_sync(io_u->ddir))
255 		do_sync = 1;
256 
257 	ret = fio_sgio_doio(td, io_u, do_sync);
258 
259 	if (ret < 0)
260 		io_u->error = errno;
261 	else if (hdr->status) {
262 		io_u->resid = hdr->resid;
263 		io_u->error = EIO;
264 	}
265 
266 	if (io_u->error) {
267 		td_verror(td, io_u->error, "xfer");
268 		return FIO_Q_COMPLETED;
269 	}
270 
271 	return ret;
272 }
273 
fio_sgio_event(struct thread_data * td,int event)274 static struct io_u *fio_sgio_event(struct thread_data *td, int event)
275 {
276 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
277 
278 	return sd->events[event];
279 }
280 
fio_sgio_get_bs(struct thread_data * td,unsigned int * bs)281 static int fio_sgio_get_bs(struct thread_data *td, unsigned int *bs)
282 {
283 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
284 	struct io_u io_u;
285 	struct sg_io_hdr *hdr;
286 	unsigned char buf[8];
287 	int ret;
288 
289 	memset(&io_u, 0, sizeof(io_u));
290 	io_u.file = td->files[0];
291 
292 	hdr = &io_u.hdr;
293 	sgio_hdr_init(sd, hdr, &io_u, 0);
294 	memset(buf, 0, sizeof(buf));
295 
296 	hdr->cmdp[0] = 0x25;
297 	hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_FROM_DEV;
298 	hdr->dxferp = buf;
299 	hdr->dxfer_len = sizeof(buf);
300 
301 	ret = fio_sgio_doio(td, &io_u, 1);
302 	if (ret)
303 		return ret;
304 
305 	*bs = (buf[4] << 24) | (buf[5] << 16) | (buf[6] << 8) | buf[7];
306 	return 0;
307 }
308 
fio_sgio_cleanup(struct thread_data * td)309 static void fio_sgio_cleanup(struct thread_data *td)
310 {
311 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
312 
313 	if (sd) {
314 		free(sd->events);
315 		free(sd->cmds);
316 		free(sd->fd_flags);
317 		free(sd->pfds);
318 		free(sd->sgbuf);
319 		free(sd);
320 	}
321 }
322 
fio_sgio_init(struct thread_data * td)323 static int fio_sgio_init(struct thread_data *td)
324 {
325 	struct sgio_data *sd;
326 
327 	sd = malloc(sizeof(*sd));
328 	memset(sd, 0, sizeof(*sd));
329 	sd->cmds = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct sgio_cmd));
330 	memset(sd->cmds, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct sgio_cmd));
331 	sd->events = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
332 	memset(sd->events, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
333 	sd->pfds = malloc(sizeof(struct pollfd) * td->o.nr_files);
334 	memset(sd->pfds, 0, sizeof(struct pollfd) * td->o.nr_files);
335 	sd->fd_flags = malloc(sizeof(int) * td->o.nr_files);
336 	memset(sd->fd_flags, 0, sizeof(int) * td->o.nr_files);
337 	sd->sgbuf = malloc(sizeof(struct sg_io_hdr) * td->o.iodepth);
338 	memset(sd->sgbuf, 0, sizeof(struct sg_io_hdr) * td->o.iodepth);
339 
340 	td->io_ops->data = sd;
341 
342 	/*
343 	 * we want to do it, regardless of whether odirect is set or not
344 	 */
345 	td->o.override_sync = 1;
346 	return 0;
347 }
348 
fio_sgio_type_check(struct thread_data * td,struct fio_file * f)349 static int fio_sgio_type_check(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
350 {
351 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
352 	unsigned int bs;
353 
354 	if (f->filetype == FIO_TYPE_BD) {
355 		if (ioctl(f->fd, BLKSSZGET, &bs) < 0) {
356 			td_verror(td, errno, "ioctl");
357 			return 1;
358 		}
359 	} else if (f->filetype == FIO_TYPE_CHAR) {
360 		int version, ret;
361 
362 		if (ioctl(f->fd, SG_GET_VERSION_NUM, &version) < 0) {
363 			td_verror(td, errno, "ioctl");
364 			return 1;
365 		}
366 
367 		ret = fio_sgio_get_bs(td, &bs);
368 		if (ret)
369 			return 1;
370 	} else {
371 		log_err("ioengine sg only works on block devices\n");
372 		return 1;
373 	}
374 
375 	sd->bs = bs;
376 
377 	if (f->filetype == FIO_TYPE_BD) {
378 		td->io_ops->getevents = NULL;
379 		td->io_ops->event = NULL;
380 	}
381 
382 	return 0;
383 }
384 
fio_sgio_open(struct thread_data * td,struct fio_file * f)385 static int fio_sgio_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
386 {
387 	struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
388 	int ret;
389 
390 	ret = generic_open_file(td, f);
391 	if (ret)
392 		return ret;
393 
394 	if (sd && !sd->type_checked && fio_sgio_type_check(td, f)) {
395 		ret = generic_close_file(td, f);
396 		return 1;
397 	}
398 
399 	return 0;
400 }
401 
402 static struct ioengine_ops ioengine = {
403 	.name		= "sg",
404 	.version	= FIO_IOOPS_VERSION,
405 	.init		= fio_sgio_init,
406 	.prep		= fio_sgio_prep,
407 	.queue		= fio_sgio_queue,
408 	.getevents	= fio_sgio_getevents,
409 	.event		= fio_sgio_event,
410 	.cleanup	= fio_sgio_cleanup,
411 	.open_file	= fio_sgio_open,
412 	.close_file	= generic_close_file,
413 	.get_file_size	= generic_get_file_size,
414 	.flags		= FIO_SYNCIO | FIO_RAWIO,
415 };
416 
417 #else /* FIO_HAVE_SGIO */
418 
419 /*
420  * When we have a proper configure system in place, we simply wont build
421  * and install this io engine. For now install a crippled version that
422  * just complains and fails to load.
423  */
fio_sgio_init(struct thread_data fio_unused * td)424 static int fio_sgio_init(struct thread_data fio_unused *td)
425 {
426 	log_err("fio: ioengine sg not available\n");
427 	return 1;
428 }
429 
430 static struct ioengine_ops ioengine = {
431 	.name		= "sg",
432 	.version	= FIO_IOOPS_VERSION,
433 	.init		= fio_sgio_init,
434 };
435 
436 #endif
437 
fio_sgio_register(void)438 static void fio_init fio_sgio_register(void)
439 {
440 	register_ioengine(&ioengine);
441 }
442 
fio_sgio_unregister(void)443 static void fio_exit fio_sgio_unregister(void)
444 {
445 	unregister_ioengine(&ioengine);
446 }
447