Quelle  so_incoming_cpu.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/* Copyright Amazon.com Inc. or its affiliates. */
#define _GNU_SOURCE
#include <sched.h>

#include <fcntl.h>

#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/sysinfo.h>

#include "../kselftest_harness.h"

FIXTURE(so_incoming_cpu)
{
 int *servers;
 union {
  struct sockaddr addr;
  struct sockaddr_in in_addr;
 };
 socklen_t addrlen;
};

enum when_to_set {
 BEFORE_REUSEPORT,
 BEFORE_LISTEN,
 AFTER_LISTEN,
 AFTER_ALL_LISTEN,
};

FIXTURE_VARIANT(so_incoming_cpu)
{
 int when_to_set;
};

FIXTURE_VARIANT_ADD(so_incoming_cpu, before_reuseport)
{
 .when_to_set = BEFORE_REUSEPORT,
};

FIXTURE_VARIANT_ADD(so_incoming_cpu, before_listen)
{
 .when_to_set = BEFORE_LISTEN,
};

FIXTURE_VARIANT_ADD(so_incoming_cpu, after_listen)
{
 .when_to_set = AFTER_LISTEN,
};

FIXTURE_VARIANT_ADD(so_incoming_cpu, after_all_listen)
{
 .when_to_set = AFTER_ALL_LISTEN,
};

static void write_sysctl(struct __test_metadata *_metadata,
    char *filename, char *string)
{
 int fd, len, ret;

 fd = open(filename, O_WRONLY);
 ASSERT_NE(fd, -1);

 len = strlen(string);
 ret = write(fd, string, len);
 ASSERT_EQ(ret, len);
}

static void setup_netns(struct __test_metadata *_metadata)
{
 ASSERT_EQ(unshare(CLONE_NEWNET), 0);
 ASSERT_EQ(system("ip link set lo up"), 0);

 write_sysctl(_metadata, "/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range", "10000 60001");
 write_sysctl(_metadata, "/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse", "0");
}

#define NR_PORT    (60001 - 10000 - 1)
#define NR_CLIENT_PER_SERVER_DEFAULT 32
static int nr_client_per_server, nr_server, nr_client;

FIXTURE_SETUP(so_incoming_cpu)
{
 setup_netns(_metadata);

 nr_server = get_nprocs();
 ASSERT_LE(2, nr_server);

 if (NR_CLIENT_PER_SERVER_DEFAULT * nr_server < NR_PORT)
  nr_client_per_server = NR_CLIENT_PER_SERVER_DEFAULT;
 else
  nr_client_per_server = NR_PORT / nr_server;

 nr_client = nr_client_per_server * nr_server;

 self->servers = malloc(sizeof(int) * nr_server);
 ASSERT_NE(self->servers, NULL);

 self->in_addr.sin_family = AF_INET;
 self->in_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_LOOPBACK);
 self->in_addr.sin_port = htons(0);
 self->addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);
}

FIXTURE_TEARDOWN(so_incoming_cpu)
{
 int i;

 for (i = 0; i < nr_server; i++)
  close(self->servers[i]);

 free(self->servers);
}

void set_so_incoming_cpu(struct __test_metadata *_metadata, int fd, int cpu)
{
 int ret;

 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_INCOMING_CPU, &cpu, sizeof(int));
 ASSERT_EQ(ret, 0);
}

int create_server(struct __test_metadata *_metadata,
    FIXTURE_DATA(so_incoming_cpu) *self,
    const FIXTURE_VARIANT(so_incoming_cpu) *variant,
    int cpu)
{
 int fd, ret;

 fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK, 0);
 ASSERT_NE(fd, -1);

 if (variant->when_to_set == BEFORE_REUSEPORT)
  set_so_incoming_cpu(_metadata, fd, cpu);

 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &(int){1}, sizeof(int));
 ASSERT_EQ(ret, 0);

 ret = bind(fd, &self->addr, self->addrlen);
 ASSERT_EQ(ret, 0);

 if (variant->when_to_set == BEFORE_LISTEN)
  set_so_incoming_cpu(_metadata, fd, cpu);

 /* We don't use nr_client_per_server here not to block
 * this test at connect() if SO_INCOMING_CPU is broken.
 */
 ret = listen(fd, nr_client);
 ASSERT_EQ(ret, 0);

 if (variant->when_to_set == AFTER_LISTEN)
  set_so_incoming_cpu(_metadata, fd, cpu);

 return fd;
}

void create_servers(struct __test_metadata *_metadata,
      FIXTURE_DATA(so_incoming_cpu) *self,
      const FIXTURE_VARIANT(so_incoming_cpu) *variant)
{
 int i, ret;

 for (i = 0; i < nr_server; i++) {
  self->servers[i] = create_server(_metadata, self, variant, i);

  if (i == 0) {
   ret = getsockname(self->servers[i], &self->addr, &self->addrlen);
   ASSERT_EQ(ret, 0);
  }
 }

 if (variant->when_to_set == AFTER_ALL_LISTEN) {
  for (i = 0; i < nr_server; i++)
   set_so_incoming_cpu(_metadata, self->servers[i], i);
 }
}

void create_clients(struct __test_metadata *_metadata,
      FIXTURE_DATA(so_incoming_cpu) *self)
{
 cpu_set_t cpu_set;
 int i, j, fd, ret;

 for (i = 0; i < nr_server; i++) {
  CPU_ZERO(&cpu_set);

  CPU_SET(i, &cpu_set);
  ASSERT_EQ(CPU_COUNT(&cpu_set), 1);
  ASSERT_NE(CPU_ISSET(i, &cpu_set), 0);

  /* Make sure SYN will be processed on the i-th CPU
 * and finally distributed to the i-th listener.
 */
  ret = sched_setaffinity(0, sizeof(cpu_set), &cpu_set);
  ASSERT_EQ(ret, 0);

  for (j = 0; j < nr_client_per_server; j++) {
   fd  = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
   ASSERT_NE(fd, -1);

   ret = connect(fd, &self->addr, self->addrlen);
   ASSERT_EQ(ret, 0);

   close(fd);
  }
 }
}

void verify_incoming_cpu(struct __test_metadata *_metadata,
    FIXTURE_DATA(so_incoming_cpu) *self)
{
 int i, j, fd, cpu, ret, total = 0;
 socklen_t len = sizeof(int);

 for (i = 0; i < nr_server; i++) {
  for (j = 0; j < nr_client_per_server; j++) {
   /* If we see -EAGAIN here, SO_INCOMING_CPU is broken */
   fd = accept(self->servers[i], &self->addr, &self->addrlen);
   ASSERT_NE(fd, -1);

   ret = getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_INCOMING_CPU, &cpu, &len);
   ASSERT_EQ(ret, 0);
   ASSERT_EQ(cpu, i);

   close(fd);
   total++;
  }
 }

 ASSERT_EQ(total, nr_client);
 TH_LOG("SO_INCOMING_CPU is very likely to be "
        "working correctly with %d sockets.", total);
}

TEST_F(so_incoming_cpu, test1)
{
 create_servers(_metadata, self, variant);
 create_clients(_metadata, self);
 verify_incoming_cpu(_metadata, self);
}

TEST_F(so_incoming_cpu, test2)
{
 int server;

 create_servers(_metadata, self, variant);

 /* No CPU specified */
 server = create_server(_metadata, self, variant, -1);
 close(server);

 create_clients(_metadata, self);
 verify_incoming_cpu(_metadata, self);
}

TEST_F(so_incoming_cpu, test3)
{
 int server, client;

 create_servers(_metadata, self, variant);

 /* No CPU specified */
 server = create_server(_metadata, self, variant, -1);

 create_clients(_metadata, self);

 /* Never receive any requests */
 client = accept(server, &self->addr, &self->addrlen);
 ASSERT_EQ(client, -1);

 verify_incoming_cpu(_metadata, self);
}

TEST_HARNESS_MAIN