fio.c

   1 /*
   2  * fio - the flexible io tester
   3  *
   4  * Copyright (C) 2005 Jens Axboe <axboe@suse.de>
   5  *
   6  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  *  (at your option) any later version.
  10  *
  11  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  *  GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  18  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  19  *
  20  */
  21 #include <stdio.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <unistd.h>
  24 #include <fcntl.h>
  25 #include <string.h>
  26 #include <errno.h>
  27 #include <signal.h>
  28 #include <time.h>
  29 #include <math.h>
  30 #include <assert.h>
  31 #include <pthread.h>
  32 #include <dirent.h>
  33 #include <libgen.h>
  34 #include <sys/types.h>
  35 #include <sys/stat.h>
  36 #include <sys/wait.h>
  37 #include <sys/ipc.h>
  38 #include <sys/shm.h>
  39 #include <sys/ioctl.h>
  40 #include <sys/mman.h>
  41 #include <asm/unistd.h>
  42
  43 #include "fio.h"
  44 #include "os.h"
  45
  46 #define MASK    (4095)
  47
  48 #define ALIGN(buf)      (char *) (((unsigned long) (buf) + MASK) & ~(MASK))
  49
  50 int groupid = 0;
  51 int thread_number = 0;
  52 char run_str[MAX_JOBS + 1];
  53 int shm_id = 0;
  54 static LIST_HEAD(disk_list);
  55
  56 static void update_io_ticks(void);
  57 static void disk_util_timer_arm(void);
  58
  59 /*
  60  * thread life cycle
  61  */
  62 enum {
  63         TD_NOT_CREATED = 0,
  64         TD_CREATED,
  65         TD_RUNNING,
  66         TD_VERIFYING,
  67         TD_EXITED,
  68         TD_REAPED,
  69 };
  70
  71 #define should_fsync(td)        (td_write(td) && !(td)->odirect)
  72
  73 static sem_t startup_sem;
  74
  75 #define TERMINATE_ALL           (-1)
  76
  77 static void terminate_threads(int group_id)
  78 {
  79         int i;
  80
  81         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
  82                 struct thread_data *td = &threads[i];
  83
  84                 if (group_id == TERMINATE_ALL || groupid == td->groupid) {
  85                         td->terminate = 1;
  86                         td->start_delay = 0;
  87                 }
  88         }
  89 }
  90
  91 static void sig_handler(int sig)
  92 {
  93         switch (sig) {
  94                 case SIGALRM:
  95                         update_io_ticks();
  96                         disk_util_timer_arm();
  97                         break;
  98                 default:
  99                         printf("\nfio: terminating on signal\n");
 100                         fflush(stdout);
 101                         terminate_threads(TERMINATE_ALL);
 102                         break;
 103         }
 104 }
 105
 106 static unsigned long utime_since(struct timeval *s, struct timeval *e)
 107 {
 108         double sec, usec;
 109
 110         sec = e->tv_sec - s->tv_sec;
 111         usec = e->tv_usec - s->tv_usec;
 112         if (sec > 0 && usec < 0) {
 113                 sec--;
 114                 usec += 1000000;
 115         }
 116
 117         sec *= (double) 1000000;
 118
 119         return sec + usec;
 120 }
 121
 122 static unsigned long utime_since_now(struct timeval *s)
 123 {
 124         struct timeval t;
 125
 126         gettimeofday(&t, NULL);
 127         return utime_since(s, &t);
 128 }
 129
 130 static unsigned long mtime_since(struct timeval *s, struct timeval *e)
 131 {
 132         double sec, usec;
 133
 134         sec = e->tv_sec - s->tv_sec;
 135         usec = e->tv_usec - s->tv_usec;
 136         if (sec > 0 && usec < 0) {
 137                 sec--;
 138                 usec += 1000000;
 139         }
 140
 141         sec *= (double) 1000;
 142         usec /= (double) 1000;
 143
 144         return sec + usec;
 145 }
 146
 147 static unsigned long mtime_since_now(struct timeval *s)
 148 {
 149         struct timeval t;
 150
 151         gettimeofday(&t, NULL);
 152         return mtime_since(s, &t);
 153 }
 154
 155 static inline unsigned long msec_now(struct timeval *s)
 156 {
 157         return s->tv_sec * 1000 + s->tv_usec / 1000;
 158 }
 159
 160 static int random_map_free(struct thread_data *td, unsigned long long block)
 161 {
 162         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, block);
 163         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, block);
 164
 165         return (td->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
 166 }
 167
 168 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, unsigned long long *b)
 169 {
 170         int i;
 171
 172         *b = 0;
 173         i = 0;
 174         while ((*b) * td->min_bs < td->io_size) {
 175                 if (td->file_map[i] != -1UL) {
 176                         *b += ffz(td->file_map[i]);
 177                         return 0;
 178                 }
 179
 180                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 181                 i++;
 182         }
 183
 184         return 1;
 185 }
 186
 187 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 188 {
 189         unsigned long block = io_u->offset / td->min_bs;
 190         unsigned int blocks = 0;
 191
 192         while (blocks < (io_u->buflen / td->min_bs)) {
 193                 unsigned int idx, bit;
 194
 195                 if (!random_map_free(td, block))
 196                         break;
 197
 198                 idx = RAND_MAP_IDX(td, block);
 199                 bit = RAND_MAP_BIT(td, block);
 200
 201                 assert(idx < td->num_maps);
 202
 203                 td->file_map[idx] |= (1UL << bit);
 204                 block++;
 205                 blocks++;
 206         }
 207
 208         if ((blocks * td->min_bs) < io_u->buflen)
 209                 io_u->buflen = blocks * td->min_bs;
 210 }
 211
 212 static int get_next_offset(struct thread_data *td, unsigned long long *offset)
 213 {
 214         unsigned long long b, rb;
 215         long r;
 216
 217         if (!td->sequential) {
 218                 unsigned long max_blocks = td->io_size / td->min_bs;
 219                 int loops = 50;
 220
 221                 do {
 222                         lrand48_r(&td->random_state, &r);
 223                         b = ((max_blocks - 1) * r / (RAND_MAX+1.0));
 224                         rb = b + (td->file_offset / td->min_bs);
 225                         loops--;
 226                 } while (!random_map_free(td, rb) && loops);
 227
 228                 if (!loops) {
 229                         if (get_next_free_block(td, &b))
 230                                 return 1;
 231                 }
 232         } else
 233                 b = td->last_bytes / td->min_bs;
 234
 235         *offset = (b * td->min_bs) + td->file_offset;
 236         if (*offset > td->file_size)
 237                 return 1;
 238
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td)
 243 {
 244         unsigned int buflen;
 245         long r;
 246
 247         if (td->min_bs == td->max_bs)
 248                 buflen = td->min_bs;
 249         else {
 250                 lrand48_r(&td->bsrange_state, &r);
 251                 buflen = (1 + (double) (td->max_bs - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 252                 buflen = (buflen + td->min_bs - 1) & ~(td->min_bs - 1);
 253         }
 254
 255         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes)
 256                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes;
 257
 258         return buflen;
 259 }
 260
 261 static inline void add_stat_sample(struct io_stat *is, unsigned long val)
 262 {
 263         if (val > is->max_val)
 264                 is->max_val = val;
 265         if (val < is->min_val)
 266                 is->min_val = val;
 267
 268         is->val += val;
 269         is->val_sq += val * val;
 270         is->samples++;
 271 }
 272
 273 static void add_log_sample(struct thread_data *td, struct io_log *iolog,
 274                            unsigned long val)
 275 {
 276         if (iolog->nr_samples == iolog->max_samples) {
 277                 int new_size = sizeof(struct io_sample) * iolog->max_samples*2;
 278
 279                 iolog->log = realloc(iolog->log, new_size);
 280                 iolog->max_samples <<= 1;
 281         }
 282
 283         iolog->log[iolog->nr_samples].val = val;
 284         iolog->log[iolog->nr_samples].time = mtime_since_now(&td->start);
 285         iolog->nr_samples++;
 286 }
 287
 288 static void add_clat_sample(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 289 {
 290         add_stat_sample(&td->clat_stat, msec);
 291
 292         if (td->lat_log)
 293                 add_log_sample(td, td->lat_log, msec);
 294 }
 295
 296 static void add_slat_sample(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 297 {
 298         add_stat_sample(&td->slat_stat, msec);
 299 }
 300
 301 static void add_bw_sample(struct thread_data *td)
 302 {
 303         unsigned long spent = mtime_since_now(&td->stat_sample_time);
 304         unsigned long rate;
 305
 306         if (spent < td->bw_avg_time)
 307                 return;
 308
 309         rate = (td->this_io_bytes - td->stat_io_bytes) / spent;
 310         add_stat_sample(&td->bw_stat, rate);
 311
 312         if (td->bw_log)
 313                 add_log_sample(td, td->bw_log, rate);
 314
 315         gettimeofday(&td->stat_sample_time, NULL);
 316         td->stat_io_bytes = td->this_io_bytes;
 317 }
 318
 319 /*
 320  * busy looping version for the last few usec
 321  */
 322 static void __usec_sleep(unsigned int usec)
 323 {
 324         struct timeval start;
 325
 326         gettimeofday(&start, NULL);
 327         while (utime_since_now(&start) < usec)
 328                 nop;
 329 }
 330
 331 static void usec_sleep(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 332 {
 333         struct timespec req, rem;
 334
 335         req.tv_sec = usec / 1000000;
 336         req.tv_nsec = usec * 1000 - req.tv_sec * 1000000;
 337
 338         do {
 339                 if (usec < 5000) {
 340                         __usec_sleep(usec);
 341                         break;
 342                 }
 343
 344                 rem.tv_sec = rem.tv_nsec = 0;
 345                 if (nanosleep(&req, &rem) < 0)
 346                         break;
 347
 348                 if ((rem.tv_sec + rem.tv_nsec) == 0)
 349                         break;
 350
 351                 req.tv_nsec = rem.tv_nsec;
 352                 req.tv_sec = rem.tv_sec;
 353
 354                 usec = rem.tv_sec * 1000000 + rem.tv_nsec / 1000;
 355         } while (!td->terminate);
 356 }
 357
 358 static void rate_throttle(struct thread_data *td, unsigned long time_spent,
 359                           unsigned int bytes)
 360 {
 361         unsigned long usec_cycle;
 362
 363         if (!td->rate)
 364                 return;
 365
 366         usec_cycle = td->rate_usec_cycle * (bytes / td->min_bs);
 367
 368         if (time_spent < usec_cycle) {
 369                 unsigned long s = usec_cycle - time_spent;
 370
 371                 td->rate_pending_usleep += s;
 372                 if (td->rate_pending_usleep >= 100000) {
 373                         usec_sleep(td, td->rate_pending_usleep);
 374                         td->rate_pending_usleep = 0;
 375                 }
 376         } else {
 377                 long overtime = time_spent - usec_cycle;
 378
 379                 td->rate_pending_usleep -= overtime;
 380         }
 381 }
 382
 383 static int check_min_rate(struct thread_data *td, struct timeval *now)
 384 {
 385         unsigned long spent;
 386         unsigned long rate;
 387
 388         /*
 389          * allow a 2 second settle period in the beginning
 390          */
 391         if (mtime_since(&td->start, now) < 2000)
 392                 return 0;
 393
 394         /*
 395          * if rate blocks is set, sample is running
 396          */
 397         if (td->rate_bytes) {
 398                 spent = mtime_since(&td->lastrate, now);
 399                 if (spent < td->ratecycle)
 400                         return 0;
 401
 402                 rate = (td->this_io_bytes - td->rate_bytes) / spent;
 403                 if (rate < td->ratemin) {
 404                         printf("Client%d: min rate %d not met, got %ldKiB/sec\n", td->thread_number, td->ratemin, rate);
 405                         if (rate_quit)
 406                                 terminate_threads(td->groupid);
 407                         return 1;
 408                 }
 409         }
 410
 411         td->rate_bytes = td->this_io_bytes;
 412         memcpy(&td->lastrate, now, sizeof(*now));
 413         return 0;
 414 }
 415
 416 static inline int runtime_exceeded(struct thread_data *td, struct timeval *t)
 417 {
 418         if (!td->timeout)
 419                 return 0;
 420         if (mtime_since(&td->epoch, t) >= td->timeout * 1000)
 421                 return 1;
 422
 423         return 0;
 424 }
 425
 426 static void fill_random_bytes(struct thread_data *td,
 427                               unsigned char *p, unsigned int len)
 428 {
 429         unsigned int todo;
 430         double r;
 431
 432         while (len) {
 433                 drand48_r(&td->verify_state, &r);
 434
 435                 /*
 436                  * lrand48_r seems to be broken and only fill the bottom
 437                  * 32-bits, even on 64-bit archs with 64-bit longs
 438                  */
 439                 todo = sizeof(r);
 440                 if (todo > len)
 441                         todo = len;
 442
 443                 memcpy(p, &r, todo);
 444
 445                 len -= todo;
 446                 p += todo;
 447         }
 448 }
 449
 450 static void hexdump(void *buffer, int len)
 451 {
 452         unsigned char *p = buffer;
 453         int i;
 454
 455         for (i = 0; i < len; i++)
 456                 printf("%02x", p[i]);
 457         printf("\n");
 458 }
 459
 460 static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u)
 461 {
 462         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
 463         unsigned long c;
 464
 465         p += sizeof(*hdr);
 466         c = crc32(p, hdr->len - sizeof(*hdr));
 467
 468         return c != hdr->crc32;
 469 }
 470
 471 static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u)
 472 {
 473         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
 474         struct md5_ctx md5_ctx;
 475         int ret;
 476
 477         memset(&md5_ctx, 0, sizeof(md5_ctx));
 478         p += sizeof(*hdr);
 479         md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - sizeof(*hdr));
 480
 481         ret = memcmp(hdr->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
 482         if (ret) {
 483                 hexdump(hdr->md5_digest, sizeof(hdr->md5_digest));
 484                 hexdump(md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
 485         }
 486
 487         return ret;
 488 }
 489
 490 static int verify_io_u(struct io_u *io_u)
 491 {
 492         struct verify_header *hdr = (struct verify_header *) io_u->buf;
 493         int ret;
 494
 495         if (hdr->fio_magic != FIO_HDR_MAGIC)
 496                 return 1;
 497
 498         if (hdr->verify_type == VERIFY_MD5)
 499                 ret = verify_io_u_md5(hdr, io_u);
 500         else if (hdr->verify_type == VERIFY_CRC32)
 501                 ret = verify_io_u_crc32(hdr, io_u);
 502         else {
 503                 fprintf(stderr, "Bad verify type %d\n", hdr->verify_type);
 504                 ret = 1;
 505         }
 506
 507         return ret;
 508 }
 509
 510 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 511 {
 512         hdr->crc32 = crc32(p, len);
 513 }
 514
 515 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 516 {
 517         struct md5_ctx md5_ctx;
 518
 519         memset(&md5_ctx, 0, sizeof(md5_ctx));
 520         md5_update(&md5_ctx, p, len);
 521         memcpy(hdr->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
 522 }
 523
 524 /*
 525  * fill body of io_u->buf with random data and add a header with the
 526  * (eg) sha1sum of that data.
 527  */
 528 static void populate_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 529 {
 530         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
 531         struct verify_header hdr;
 532
 533         hdr.fio_magic = FIO_HDR_MAGIC;
 534         hdr.len = io_u->buflen;
 535         p += sizeof(hdr);
 536         fill_random_bytes(td, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
 537
 538         if (td->verify == VERIFY_MD5) {
 539                 fill_md5(&hdr, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
 540                 hdr.verify_type = VERIFY_MD5;
 541         } else {
 542                 fill_crc32(&hdr, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
 543                 hdr.verify_type = VERIFY_CRC32;
 544         }
 545
 546         memcpy(io_u->buf, &hdr, sizeof(hdr));
 547 }
 548
 549 static void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 550 {
 551         list_del(&io_u->list);
 552         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 553         td->cur_depth--;
 554 }
 555
 556 #define queue_full(td)  (list_empty(&(td)->io_u_freelist))
 557
 558 static struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 559 {
 560         struct io_u *io_u;
 561
 562         if (queue_full(td))
 563                 return NULL;
 564
 565         io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 566         list_del(&io_u->list);
 567         list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 568         td->cur_depth++;
 569         return io_u;
 570 }
 571
 572 static struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 573 {
 574         struct io_u *io_u;
 575
 576         io_u = __get_io_u(td);
 577         if (!io_u)
 578                 return NULL;
 579
 580         if (get_next_offset(td, &io_u->offset)) {
 581                 put_io_u(td, io_u);
 582                 return NULL;
 583         }
 584
 585         io_u->buflen = get_next_buflen(td);
 586         if (!io_u->buflen) {
 587                 put_io_u(td, io_u);
 588                 return NULL;
 589         }
 590
 591         if (io_u->buflen + io_u->offset > td->file_size)
 592                 io_u->buflen = td->file_size - io_u->offset;
 593
 594         if (!io_u->buflen) {
 595                 put_io_u(td, io_u);
 596                 return NULL;
 597         }
 598
 599         if (!td->sequential)
 600                 mark_random_map(td, io_u);
 601
 602         td->last_bytes += io_u->buflen;
 603
 604         if (td->verify != VERIFY_NONE)
 605                 populate_io_u(td, io_u);
 606
 607         if (td->io_prep)
 608                 td->io_prep(td, io_u, td_read(td));
 609
 610         gettimeofday(&io_u->start_time, NULL);
 611         return io_u;
 612 }
 613
 614 static inline void td_set_runstate(struct thread_data *td, int runstate)
 615 {
 616         td->old_runstate = td->runstate;
 617         td->runstate = runstate;
 618 }
 619
 620 static int get_next_verify(struct thread_data *td,
 621                            unsigned long long *offset, unsigned int *len)
 622 {
 623         struct io_piece *ipo;
 624
 625         if (list_empty(&td->io_hist_list))
 626                 return 1;
 627
 628         ipo = list_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
 629         list_del(&ipo->list);
 630
 631         *offset = ipo->offset;
 632         *len = ipo->len;
 633         free(ipo);
 634         return 0;
 635 }
 636
 637 static void prune_io_piece_log(struct thread_data *td)
 638 {
 639         struct io_piece *ipo;
 640
 641         while (!list_empty(&td->io_hist_list)) {
 642                 ipo = list_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
 643
 644                 list_del(&ipo->list);
 645                 free(ipo);
 646         }
 647 }
 648
 649 /*
 650  * log a succesful write, so we can unwind the log for verify
 651  */
 652 static void log_io_piece(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 653 {
 654         struct io_piece *ipo = malloc(sizeof(struct io_piece));
 655         struct list_head *entry;
 656
 657         INIT_LIST_HEAD(&ipo->list);
 658         ipo->offset = io_u->offset;
 659         ipo->len = io_u->buflen;
 660
 661         /*
 662          * for random io where the writes extend the file, it will typically
 663          * be laid out with the block scattered as written. it's faster to
 664          * read them in in that order again, so don't sort
 665          */
 666         if (td->sequential || !td->overwrite) {
 667                 list_add_tail(&ipo->list, &td->io_hist_list);
 668                 return;
 669         }
 670
 671         /*
 672          * for random io, sort the list so verify will run faster
 673          */
 674         entry = &td->io_hist_list;
 675         while ((entry = entry->prev) != &td->io_hist_list) {
 676                 struct io_piece *__ipo = list_entry(entry, struct io_piece, list);
 677
 678                 if (__ipo->offset < ipo->offset)
 679                         break;
 680         }
 681
 682         list_add(&ipo->list, entry);
 683 }
 684
 685 static void do_sync_verify(struct thread_data *td)
 686 {
 687         struct timeval t;
 688         struct io_u *io_u = NULL;
 689         int ret;
 690
 691         td_set_runstate(td, TD_VERIFYING);
 692
 693         io_u = __get_io_u(td);
 694
 695         if (!td->odirect) {
 696                 if (!td->use_mmap) {
 697                         if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->io_size, POSIX_FADV_DONTNEED) < 0) {
 698                                 td_verror(td, errno);
 699                                 goto out;
 700                         }
 701                 } else {
 702                         if (madvise(td->mmap, td->io_size, MADV_DONTNEED)) {
 703                                 td_verror(td, errno);
 704                                 goto out;
 705                         }
 706                 }
 707         }
 708
 709         do {
 710                 if (td->terminate)
 711                         break;
 712
 713                 gettimeofday(&t, NULL);
 714                 if (runtime_exceeded(td, &t))
 715                         break;
 716
 717                 if (get_next_verify(td, &io_u->offset, &io_u->buflen))
 718                         break;
 719
 720                 if (td->cur_off != io_u->offset) {
 721                         if (lseek(td->fd, io_u->offset, SEEK_SET) == -1) {
 722                                 td_verror(td, errno);
 723                                 break;
 724                         }
 725                 }
 726
 727                 ret = read(td->fd, io_u->buf, io_u->buflen);
 728                 if (ret < (int) io_u->buflen) {
 729                         if (ret == -1) {
 730                                 td_verror(td, errno);
 731                                 break;
 732                         } else if (!ret)
 733                                 break;
 734                         else
 735                                 io_u->buflen = ret;
 736                 }
 737
 738                 if (verify_io_u(io_u))
 739                         break;
 740
 741                 td->cur_off = io_u->offset + io_u->buflen;
 742         } while (1);
 743
 744 out:
 745         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
 746         put_io_u(td, io_u);
 747 }
 748
 749 static int __do_sync_mmap(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 750 {
 751         unsigned long long real_off = io_u->offset - td->file_offset;
 752
 753         if (td_read(td))
 754                 memcpy(io_u->buf, td->mmap + real_off, io_u->buflen);
 755         else
 756                 memcpy(td->mmap + real_off, io_u->buf, io_u->buflen);
 757
 758         /*
 759          * not really direct, but should drop the pages from the cache
 760          */
 761         if (td->odirect) {
 762                 msync(td->mmap + real_off, io_u->buflen, MS_SYNC);
 763                 madvise(td->mmap + real_off, io_u->buflen,  MADV_DONTNEED);
 764         }
 765
 766         return io_u->buflen;
 767 }
 768
 769 static int __do_sync_rw(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 770 {
 771         if (td->cur_off != io_u->offset) {
 772                 if (lseek(td->fd, io_u->offset, SEEK_SET) == -1) {
 773                         td_verror(td, errno);
 774                         return 1;
 775                 }
 776         }
 777
 778         if (td_read(td))
 779                 return read(td->fd, io_u->buf, io_u->buflen);
 780         else
 781                 return write(td->fd, io_u->buf, io_u->buflen);
 782 }
 783
 784 static void sync_td(struct thread_data *td)
 785 {
 786         if (!td->use_mmap)
 787                 fsync(td->fd);
 788         else
 789                 msync(td->mmap, td->file_size, MS_SYNC);
 790 }
 791
 792 static void do_sync_io(struct thread_data *td)
 793 {
 794         unsigned long msec, usec;
 795         struct io_u *io_u = NULL;
 796         struct timeval e;
 797
 798         while (td->this_io_bytes < td->io_size) {
 799                 int ret;
 800
 801                 if (td->terminate)
 802                         break;
 803
 804                 io_u = get_io_u(td);
 805                 if (!io_u)
 806                         break;
 807
 808                 if (!td->use_mmap)
 809                         ret = __do_sync_rw(td, io_u);
 810                 else
 811                         ret = __do_sync_mmap(td, io_u);
 812
 813                 if (ret < (int) io_u->buflen) {
 814                         if (ret == -1)
 815                                 td_verror(td, errno);
 816                         break;
 817                 }
 818
 819                 if (td_write(td))
 820                         log_io_piece(td, io_u);
 821
 822                 td->io_blocks++;
 823                 td->io_bytes += io_u->buflen;
 824                 td->this_io_bytes += io_u->buflen;
 825                 td->cur_off = io_u->offset + io_u->buflen;
 826
 827                 gettimeofday(&e, NULL);
 828
 829                 usec = utime_since(&io_u->start_time, &e);
 830
 831                 rate_throttle(td, usec, io_u->buflen);
 832
 833                 if (check_min_rate(td, &e)) {
 834                         td_verror(td, ENODATA);
 835                         break;
 836                 }
 837
 838                 msec = usec / 1000;
 839                 add_clat_sample(td, msec);
 840                 add_bw_sample(td);
 841
 842                 if (runtime_exceeded(td, &e))
 843                         break;
 844
 845                 put_io_u(td, io_u);
 846                 io_u = NULL;
 847
 848                 if (td->thinktime)
 849                         usec_sleep(td, td->thinktime);
 850
 851                 if (should_fsync(td) && td->fsync_blocks &&
 852                     (td->io_blocks % td->fsync_blocks) == 0)
 853                         sync_td(td);
 854         }
 855
 856         if (io_u)
 857                 put_io_u(td, io_u);
 858
 859         if (should_fsync(td))
 860                 sync_td(td);
 861 }
 862
 863 static int io_u_getevents(struct thread_data *td, int min, int max,
 864                           struct timespec *t)
 865 {
 866         return td->io_getevents(td, min, max, t);
 867 }
 868
 869 static int io_u_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 870 {
 871         return td->io_queue(td, io_u);
 872 }
 873
 874 #define iocb_time(iocb) ((unsigned long) (iocb)->data)
 875
 876 static int ios_completed(struct thread_data *td, int nr)
 877 {
 878         unsigned long msec;
 879         struct io_u *io_u;
 880         struct timeval e;
 881         int i, bytes_done;
 882
 883         gettimeofday(&e, NULL);
 884
 885         for (i = 0, bytes_done = 0; i < nr; i++) {
 886                 io_u = td->io_event(td, i);
 887
 888                 td->io_blocks++;
 889                 td->io_bytes += io_u->buflen;
 890                 td->this_io_bytes += io_u->buflen;
 891
 892                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &e);
 893
 894                 add_clat_sample(td, msec);
 895                 add_bw_sample(td);
 896
 897                 if (td_write(td))
 898                         log_io_piece(td, io_u);
 899
 900                 bytes_done += io_u->buflen;
 901                 put_io_u(td, io_u);
 902         }
 903
 904         return bytes_done;
 905 }
 906
 907 static void cleanup_pending_aio(struct thread_data *td)
 908 {
 909         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
 910         struct list_head *entry, *n;
 911         struct io_u *io_u;
 912         int r;
 913
 914         /*
 915          * get immediately available events, if any
 916          */
 917         r = io_u_getevents(td, 0, td->cur_depth, &ts);
 918         if (r > 0)
 919                 ios_completed(td, r);
 920
 921         /*
 922          * now cancel remaining active events
 923          */
 924         list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_busylist) {
 925                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
 926
 927                 r = td->io_cancel(td, io_u);
 928                 if (!r)
 929                         put_io_u(td, io_u);
 930         }
 931
 932         if (td->cur_depth) {
 933                 r = io_u_getevents(td, td->cur_depth, td->cur_depth, NULL);
 934                 if (r > 0)
 935                         ios_completed(td, r);
 936         }
 937 }
 938
 939 static int async_do_verify(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 940 {
 941         struct io_u *v_io_u = *io_u;
 942         int ret = 0;
 943
 944         if (v_io_u) {
 945                 ret = verify_io_u(v_io_u);
 946                 put_io_u(td, v_io_u);
 947                 *io_u = NULL;
 948         }
 949
 950         return ret;
 951 }
 952
 953 static void do_async_verify(struct thread_data *td)
 954 {
 955         struct timeval t;
 956         struct io_u *io_u, *v_io_u = NULL;
 957         int ret;
 958
 959         td_set_runstate(td, TD_VERIFYING);
 960
 961         do {
 962                 if (td->terminate)
 963                         break;
 964
 965                 gettimeofday(&t, NULL);
 966                 if (runtime_exceeded(td, &t))
 967                         break;
 968
 969                 io_u = __get_io_u(td);
 970                 if (!io_u)
 971                         break;
 972
 973                 if (get_next_verify(td, &io_u->offset, &io_u->buflen)) {
 974                         put_io_u(td, io_u);
 975                         break;
 976                 }
 977
 978                 td->io_prep(td, io_u, 1);
 979
 980                 ret = io_u_queue(td, io_u);
 981                 if (ret) {
 982                         put_io_u(td, io_u);
 983                         td_verror(td, ret);
 984                         break;
 985                 }
 986
 987                 /*
 988                  * we have one pending to verify, do that while the next
 989                  * we are doing io on the next one
 990                  */
 991                 if (async_do_verify(td, &v_io_u))
 992                         break;
 993
 994                 ret = io_u_getevents(td, 1, 1, NULL);
 995                 if (ret != 1) {
 996                         if (ret < 0)
 997                                 td_verror(td, ret);
 998                         break;
 999                 }
1000
1001                 v_io_u = td->io_event(td, 0);
1002
1003                 td->cur_off = v_io_u->offset + v_io_u->buflen;
1004
1005                 /*
1006                  * if we can't submit more io, we need to verify now
1007                  */
1008                 if (queue_full(td) && async_do_verify(td, &v_io_u))
1009                         break;
1010
1011         } while (1);
1012
1013         async_do_verify(td, &v_io_u);
1014
1015         if (td->cur_depth)
1016                 cleanup_pending_aio(td);
1017
1018         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
1019 }
1020
1021 static void do_async_io(struct thread_data *td)
1022 {
1023         struct timeval s, e;
1024         unsigned long usec;
1025
1026         while (td->this_io_bytes < td->io_size) {
1027                 struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
1028                 struct timespec *timeout;
1029                 int ret, min_evts = 0;
1030                 struct io_u *io_u;
1031                 unsigned int bytes_done;
1032
1033                 if (td->terminate)
1034                         break;
1035
1036                 io_u = get_io_u(td);
1037                 if (!io_u)
1038                         break;
1039
1040                 memcpy(&s, &io_u->start_time, sizeof(s));
1041
1042                 ret = io_u_queue(td, io_u);
1043                 if (ret) {
1044                         put_io_u(td, io_u);
1045                         td_verror(td, ret);
1046                         break;
1047                 }
1048
1049                 gettimeofday(&io_u->issue_time, NULL);
1050                 add_slat_sample(td, mtime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time));
1051                 if (td->cur_depth < td->aio_depth) {
1052                         timeout = &ts;
1053                         min_evts = 0;
1054                 } else {
1055                         timeout = NULL;
1056                         min_evts = 1;
1057                 }
1058
1059                 ret = io_u_getevents(td, min_evts, td->cur_depth, timeout);
1060                 if (ret < 0) {
1061                         td_verror(td, ret);
1062                         break;
1063                 } else if (!ret)
1064                         continue;
1065
1066                 bytes_done = ios_completed(td, ret);
1067
1068                 /*
1069                  * the rate is batched for now, it should work for batches
1070                  * of completions except the very first one which may look
1071                  * a little bursty
1072                  */
1073                 gettimeofday(&e, NULL);
1074                 usec = utime_since(&s, &e);
1075
1076                 rate_throttle(td, usec, bytes_done);
1077
1078                 if (check_min_rate(td, &e)) {
1079                         td_verror(td, ENODATA);
1080                         break;
1081                 }
1082
1083                 if (runtime_exceeded(td, &e))
1084                         break;
1085
1086                 if (td->thinktime)
1087                         usec_sleep(td, td->thinktime);
1088
1089                 if (should_fsync(td) && td->fsync_blocks &&
1090                     (td->io_blocks % td->fsync_blocks) == 0)
1091                         fsync(td->fd);
1092         }
1093
1094         if (td->cur_depth)
1095                 cleanup_pending_aio(td);
1096
1097         if (should_fsync(td))
1098                 fsync(td->fd);
1099 }
1100
1101 static void cleanup_aio(struct thread_data *td)
1102 {
1103         if (td->io_engine == FIO_LIBAIO)
1104                 fio_libaio_cleanup(td);
1105         else if (td->io_engine == FIO_POSIXAIO)
1106                 fio_posixaio_cleanup(td);
1107 }
1108
1109 static int init_aio(struct thread_data *td)
1110 {
1111         if (td->io_engine == FIO_LIBAIO)
1112                 return fio_libaio_init(td);
1113         else if (td->io_engine == FIO_POSIXAIO)
1114                 return fio_posixaio_init(td);
1115         else {
1116                 fprintf(stderr, "bad io_engine %d\n", td->io_engine);
1117                 return 1;
1118         }
1119 }
1120
1121 static void cleanup_io_u(struct thread_data *td)
1122 {
1123         struct list_head *entry, *n;
1124         struct io_u *io_u;
1125
1126         list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_freelist) {
1127                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
1128
1129                 list_del(&io_u->list);
1130                 free(io_u);
1131         }
1132
1133         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
1134                 free(td->orig_buffer);
1135         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
1136                 struct shmid_ds sbuf;
1137
1138                 shmdt(td->orig_buffer);
1139                 shmctl(td->shm_id, IPC_RMID, &sbuf);
1140         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP)
1141                 munmap(td->orig_buffer, td->orig_buffer_size);
1142         else
1143                 fprintf(stderr, "Bad memory type %d\n", td->mem_type);
1144
1145         td->orig_buffer = NULL;
1146 }
1147
1148 static int init_io_u(struct thread_data *td)
1149 {
1150         struct io_u *io_u;
1151         int i, max_units;
1152         char *p;
1153
1154         if (td->io_engine == FIO_SYNCIO)
1155                 max_units = 1;
1156         else
1157                 max_units = td->aio_depth;
1158
1159         td->orig_buffer_size = td->max_bs * max_units + MASK;
1160
1161         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
1162                 td->orig_buffer = malloc(td->orig_buffer_size);
1163         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
1164                 td->shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, td->orig_buffer_size, IPC_CREAT | 0600);
1165                 if (td->shm_id < 0) {
1166                         td_verror(td, errno);
1167                         perror("shmget");
1168                         return 1;
1169                 }
1170
1171                 td->orig_buffer = shmat(td->shm_id, NULL, 0);
1172                 if (td->orig_buffer == (void *) -1) {
1173                         td_verror(td, errno);
1174                         perror("shmat");
1175                         td->orig_buffer = NULL;
1176                         return 1;
1177                 }
1178         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP) {
1179                 td->orig_buffer = mmap(NULL, td->orig_buffer_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, 0, 0);
1180                 if (td->orig_buffer == MAP_FAILED) {
1181                         td_verror(td, errno);
1182                         perror("mmap");
1183                         td->orig_buffer = NULL;
1184                         return 1;
1185                 }
1186         }
1187
1188         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_freelist);
1189         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_busylist);
1190         INIT_LIST_HEAD(&td->io_hist_list);
1191
1192         p = ALIGN(td->orig_buffer);
1193         for (i = 0; i < max_units; i++) {
1194                 io_u = malloc(sizeof(*io_u));
1195                 memset(io_u, 0, sizeof(*io_u));
1196                 INIT_LIST_HEAD(&io_u->list);
1197
1198                 io_u->buf = p + td->max_bs * i;
1199                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
1200         }
1201
1202         return 0;
1203 }
1204
1205 static int create_file(struct thread_data *td, unsigned long long size,
1206                        int extend)
1207 {
1208         unsigned long long left;
1209         unsigned int bs;
1210         int r, oflags;
1211         char *b;
1212
1213         /*
1214          * unless specifically asked for overwrite, let normal io extend it
1215          */
1216         if (td_write(td) && !td->overwrite)
1217                 return 0;
1218
1219         if (!size) {
1220                 fprintf(stderr, "Need size for create\n");
1221                 td_verror(td, EINVAL);
1222                 return 1;
1223         }
1224
1225         if (!extend) {
1226                 oflags = O_CREAT | O_TRUNC;
1227                 printf("Client%d: Laying out IO file (%LuMiB)\n", td->thread_number, size >> 20);
1228         } else {
1229                 oflags = O_APPEND;
1230                 printf("Client%d: Extending IO file (%Lu -> %LuMiB)\n", td->thread_number, (td->file_size - size) >> 20, td->file_size >> 20);
1231         }
1232
1233         td->fd = open(td->file_name, O_WRONLY | oflags, 0644);
1234         if (td->fd < 0) {
1235                 td_verror(td, errno);
1236                 return 1;
1237         }
1238
1239         if (!extend && ftruncate(td->fd, td->file_size) == -1) {
1240                 td_verror(td, errno);
1241                 return 1;
1242         }
1243
1244         td->io_size = td->file_size;
1245         b = malloc(td->max_bs);
1246         memset(b, 0, td->max_bs);
1247
1248         left = size;
1249         while (left && !td->terminate) {
1250                 bs = td->max_bs;
1251                 if (bs > left)
1252                         bs = left;
1253
1254                 r = write(td->fd, b, bs);
1255
1256                 if (r == (int) bs) {
1257                         left -= bs;
1258                         continue;
1259                 } else {
1260                         if (r < 0)
1261                                 td_verror(td, errno);
1262                         else
1263                                 td_verror(td, EIO);
1264
1265                         break;
1266                 }
1267         }
1268
1269         if (td->terminate)
1270                 unlink(td->file_name);
1271         else if (td->create_fsync)
1272                 fsync(td->fd);
1273
1274         close(td->fd);
1275         td->fd = -1;
1276         free(b);
1277         return 0;
1278 }
1279
1280 static int file_size(struct thread_data *td)
1281 {
1282         struct stat st;
1283
1284         if (fstat(td->fd, &st) == -1) {
1285                 td_verror(td, errno);
1286                 return 1;
1287         }
1288
1289         if (!td->file_size)
1290                 td->file_size = st.st_size;
1291
1292         return 0;
1293 }
1294
1295 static int bdev_size(struct thread_data *td)
1296 {
1297         size_t bytes;
1298
1299         if (ioctl(td->fd, BLKGETSIZE64, &bytes) < 0) {
1300                 td_verror(td, errno);
1301                 return 1;
1302         }
1303
1304         /*
1305          * no extend possibilities, so limit size to device size if too large
1306          */
1307         if (!td->file_size || td->file_size > bytes)
1308                 td->file_size = bytes;
1309
1310         return 0;
1311 }
1312
1313 static int get_file_size(struct thread_data *td)
1314 {
1315         int ret;
1316
1317         if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE)
1318                 ret = file_size(td);
1319         else
1320                 ret = bdev_size(td);
1321
1322         if (ret)
1323                 return ret;
1324
1325         if (td->file_offset > td->file_size) {
1326                 fprintf(stderr, "Client%d: offset larger than length (%Lu > %Lu)\n", td->thread_number, td->file_offset, td->file_size);
1327                 return 1;
1328         }
1329
1330         td->io_size = td->file_size - td->file_offset;
1331         if (td->io_size == 0) {
1332                 fprintf(stderr, "Client%d: no io blocks\n", td->thread_number);
1333                 td_verror(td, EINVAL);
1334                 return 1;
1335         }
1336
1337         return 0;
1338 }
1339
1340 static int setup_file_mmap(struct thread_data *td)
1341 {
1342         int flags;
1343
1344         if (td_read(td))
1345                 flags = PROT_READ;
1346         else {
1347                 flags = PROT_WRITE;
1348
1349                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
1350                         flags |= PROT_READ;
1351         }
1352
1353         td->mmap = mmap(NULL, td->file_size, flags, MAP_SHARED, td->fd, td->file_offset);
1354         if (td->mmap == MAP_FAILED) {
1355                 td->mmap = NULL;
1356                 td_verror(td, errno);
1357                 return 1;
1358         }
1359
1360         if (td->invalidate_cache) {
1361                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_DONTNEED) < 0) {
1362                         td_verror(td, errno);
1363                         return 1;
1364                 }
1365         }
1366
1367         if (td->sequential) {
1368                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_SEQUENTIAL) < 0) {
1369                         td_verror(td, errno);
1370                         return 1;
1371                 }
1372         } else {
1373                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_RANDOM) < 0) {
1374                         td_verror(td, errno);
1375                         return 1;
1376                 }
1377         }
1378
1379         return 0;
1380 }
1381
1382 static int setup_file_plain(struct thread_data *td)
1383 {
1384         if (td->invalidate_cache) {
1385                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_DONTNEED) < 0) {
1386                         td_verror(td, errno);
1387                         return 1;
1388                 }
1389         }
1390
1391         if (td->sequential) {
1392                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_SEQUENTIAL) < 0) {
1393                         td_verror(td, errno);
1394                         return 1;
1395                 }
1396         } else {
1397                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_RANDOM) < 0) {
1398                         td_verror(td, errno);
1399                         return 1;
1400                 }
1401         }
1402
1403         return 0;
1404 }
1405
1406 static int setup_file(struct thread_data *td)
1407 {
1408         struct stat st;
1409         int flags = 0;
1410
1411         if (stat(td->file_name, &st) == -1) {
1412                 if (errno != ENOENT) {
1413                         td_verror(td, errno);
1414                         return 1;
1415                 }
1416                 if (!td->create_file) {
1417                         td_verror(td, ENOENT);
1418                         return 1;
1419                 }
1420                 if (create_file(td, td->file_size, 0))
1421                         return 1;
1422         } else if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
1423                 if (st.st_size < td->file_size) {
1424                         if (create_file(td, td->file_size - st.st_size, 1))
1425                                 return 1;
1426                 }
1427         }
1428
1429         if (td->odirect)
1430                 flags |= O_DIRECT;
1431
1432         if (td_read(td))
1433                 td->fd = open(td->file_name, flags | O_RDONLY);
1434         else {
1435                 if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
1436                         if (!td->overwrite)
1437                                 flags |= O_TRUNC;
1438
1439                         flags |= O_CREAT;
1440                 }
1441                 if (td->sync_io)
1442                         flags |= O_SYNC;
1443
1444                 flags |= O_RDWR;
1445
1446                 td->fd = open(td->file_name, flags, 0600);
1447         }
1448
1449         if (td->fd == -1) {
1450                 td_verror(td, errno);
1451                 return 1;
1452         }
1453
1454         if (get_file_size(td))
1455                 return 1;
1456
1457         if (!td->use_mmap)
1458                 return setup_file_plain(td);
1459         else
1460                 return setup_file_mmap(td);
1461 }
1462
1463 static int check_dev_match(dev_t dev, char *path)
1464 {
1465         unsigned int major, minor;
1466         char line[256], *p;
1467         FILE *f;
1468
1469         f = fopen(path, "r");
1470         if (!f) {
1471                 perror("open path");
1472                 return 1;
1473         }
1474
1475         p = fgets(line, sizeof(line), f);
1476         if (!p) {
1477                 fclose(f);
1478                 return 1;
1479         }
1480
1481         if (sscanf(p, "%u:%u", &major, &minor) != 2) {
1482                 fclose(f);
1483                 return 1;
1484         }
1485
1486         if (((major << 8) | minor) == dev) {
1487                 fclose(f);
1488                 return 0;
1489         }
1490
1491         fclose(f);
1492         return 1;
1493 }
1494
1495 static char *find_block_dir(dev_t dev, char *path)
1496 {
1497         struct dirent *dir;
1498         char *found = NULL;
1499         struct stat st;
1500         DIR *D;
1501
1502         D = opendir(path);
1503         if (!D)
1504                 return NULL;
1505
1506         while ((dir = readdir(D)) != NULL) {
1507                 char full_path[256];
1508
1509                 if (!strcmp(dir->d_name, ".") || !strcmp(dir->d_name, ".."))
1510                         continue;
1511                 if (!strcmp(dir->d_name, "device"))
1512                         continue;
1513
1514                 sprintf(full_path, "%s/%s", path, dir->d_name);
1515
1516                 if (!strcmp(dir->d_name, "dev")) {
1517                         if (!check_dev_match(dev, full_path)) {
1518                                 found = path;
1519                                 break;
1520                         }
1521                 }
1522
1523                 if (stat(full_path, &st) == -1) {
1524                         perror("stat");
1525                         break;
1526                 }
1527
1528                 if (!S_ISDIR(st.st_mode) || S_ISLNK(st.st_mode))
1529                         continue;
1530
1531                 if ((found = find_block_dir(dev, full_path)) != NULL)
1532                         break;
1533         }
1534
1535         closedir(D);
1536         return found;
1537 }
1538
1539 static int get_io_ticks(struct disk_util *du, struct disk_util_stat *dus)
1540 {
1541         unsigned in_flight;
1542         char line[256];
1543         FILE *f;
1544         char *p;
1545
1546         f = fopen(du->path, "r");
1547         if (!f)
1548                 return 1;
1549
1550         p = fgets(line, sizeof(line), f);
1551         if (!p) {
1552                 fclose(f);
1553                 return 1;
1554         }
1555
1556         if (sscanf(p, "%u %u %llu %u %u %u %llu %u %u %u %u\n", &dus->ios[0], &dus->merges[0], &dus->sectors[0], &dus->ticks[0], &dus->ios[1], &dus->merges[1], &dus->sectors[1], &dus->ticks[1], &in_flight, &dus->io_ticks, &dus->time_in_queue) != 11) {
1557                 fclose(f);
1558                 return 1;
1559         }
1560
1561         fclose(f);
1562         return 0;
1563 }
1564
1565 static void update_io_tick_disk(struct disk_util *du)
1566 {
1567         struct disk_util_stat __dus, *dus, *ldus;
1568         struct timeval t;
1569
1570         if (get_io_ticks(du, &__dus))
1571                 return;
1572
1573         dus = &du->dus;
1574         ldus = &du->last_dus;
1575
1576         dus->sectors[0] += (__dus.sectors[0] - ldus->sectors[0]);
1577         dus->sectors[1] += (__dus.sectors[1] - ldus->sectors[1]);
1578         dus->ios[0] += (__dus.ios[0] - ldus->ios[0]);
1579         dus->ios[1] += (__dus.ios[1] - ldus->ios[1]);
1580         dus->merges[0] += (__dus.merges[0] - ldus->merges[0]);
1581         dus->merges[1] += (__dus.merges[1] - ldus->merges[1]);
1582         dus->ticks[0] += (__dus.ticks[0] - ldus->ticks[0]);
1583         dus->ticks[1] += (__dus.ticks[1] - ldus->ticks[1]);
1584         dus->io_ticks += (__dus.io_ticks - ldus->io_ticks);
1585         dus->time_in_queue += (__dus.time_in_queue - ldus->time_in_queue);
1586
1587         gettimeofday(&t, NULL);
1588         du->msec += mtime_since(&du->time, &t);
1589         memcpy(&du->time, &t, sizeof(t));
1590         memcpy(ldus, &__dus, sizeof(__dus));
1591 }
1592
1593 static void update_io_ticks(void)
1594 {
1595         struct list_head *entry;
1596         struct disk_util *du;
1597
1598         list_for_each(entry, &disk_list) {
1599                 du = list_entry(entry, struct disk_util, list);
1600                 update_io_tick_disk(du);
1601         }
1602 }
1603
1604 static int disk_util_exists(dev_t dev)
1605 {
1606         struct list_head *entry;
1607         struct disk_util *du;
1608
1609         list_for_each(entry, &disk_list) {
1610                 du = list_entry(entry, struct disk_util, list);
1611
1612                 if (du->dev == dev)
1613                         return 1;
1614         }
1615
1616         return 0;
1617 }
1618
1619 static void disk_util_add(dev_t dev, char *path)
1620 {
1621         struct disk_util *du = malloc(sizeof(*du));
1622
1623         memset(du, 0, sizeof(*du));
1624         INIT_LIST_HEAD(&du->list);
1625         sprintf(du->path, "%s/stat", path);
1626         du->name = strdup(basename(path));
1627         du->dev = dev;
1628
1629         gettimeofday(&du->time, NULL);
1630         get_io_ticks(du, &du->last_dus);
1631
1632         list_add_tail(&du->list, &disk_list);
1633 }
1634
1635 static void init_disk_util(struct thread_data *td)
1636 {
1637         struct stat st;
1638         char foo[256], tmp[256];
1639         dev_t dev;
1640         char *p, *dir;
1641
1642         if (!stat(td->file_name, &st)) {
1643                 if (S_ISBLK(st.st_mode))
1644                         dev = st.st_rdev;
1645                 else
1646                         dev = st.st_dev;
1647         } else {
1648                 /*
1649                  * must be a file, open "." in that path
1650                  */
1651                 strcpy(foo, td->file_name);
1652                 p = dirname(foo);
1653                 if (stat(p, &st)) {
1654                         perror("disk util stat");
1655                         return;
1656                 }
1657
1658                 dev = st.st_dev;
1659         }
1660
1661         if (disk_util_exists(dev))
1662                 return;
1663
1664         sprintf(foo, "/sys/block");
1665         dir = find_block_dir(dev, foo);
1666         if (!dir)
1667                 return;
1668
1669         /*
1670          * if this is inside a partition dir, jump back to parent
1671          */
1672         sprintf(tmp, "%s/queue", dir);
1673         if (stat(tmp, &st)) {
1674                 p = dirname(dir);
1675                 sprintf(tmp, "%s/queue", p);
1676                 if (stat(tmp, &st)) {
1677                         fprintf(stderr, "unknown sysfs layout\n");
1678                         return;
1679                 }
1680                 sprintf(foo, "%s", p);
1681         }
1682
1683         disk_util_add(dev, foo);
1684 }
1685
1686 static void disk_util_timer_arm(void)
1687 {
1688         struct itimerval itimer;
1689
1690         itimer.it_value.tv_sec = 0;
1691         itimer.it_value.tv_usec = DISK_UTIL_MSEC * 1000;
1692         setitimer(ITIMER_REAL, &itimer, NULL);
1693 }
1694
1695 static void clear_io_state(struct thread_data *td)
1696 {
1697         if (td->io_engine == FIO_SYNCIO)
1698                 lseek(td->fd, SEEK_SET, 0);
1699
1700         td->cur_off = 0;
1701         td->last_bytes = 0;
1702         td->stat_io_bytes = 0;
1703         td->this_io_bytes = 0;
1704
1705         if (td->file_map)
1706                 memset(td->file_map, 0, td->num_maps * sizeof(long));
1707 }
1708
1709 static void update_rusage_stat(struct thread_data *td)
1710 {
1711         if (!td->runtime)
1712                 return;
1713
1714         getrusage(RUSAGE_SELF, &td->ru_end);
1715
1716         td->usr_time += mtime_since(&td->ru_start.ru_utime, &td->ru_end.ru_utime);
1717         td->sys_time += mtime_since(&td->ru_start.ru_stime, &td->ru_end.ru_stime);
1718         td->ctx += td->ru_end.ru_nvcsw + td->ru_end.ru_nivcsw - (td->ru_start.ru_nvcsw + td->ru_start.ru_nivcsw);
1719
1720
1721         memcpy(&td->ru_start, &td->ru_end, sizeof(td->ru_end));
1722 }
1723
1724 static void *thread_main(void *data)
1725 {
1726         struct thread_data *td = data;
1727         int ret = 1;
1728
1729         setsid();
1730         td->pid = getpid();
1731
1732         if (init_io_u(td))
1733                 goto err;
1734
1735         if (sched_setaffinity(td->pid, sizeof(td->cpumask), &td->cpumask) == -1) {
1736                 td_verror(td, errno);
1737                 goto err;
1738         }
1739
1740         if ((td->io_engine != FIO_SYNCIO) && init_aio(td))
1741                 goto err;
1742
1743         if (td->ioprio) {
1744                 if (ioprio_set(IOPRIO_WHO_PROCESS, 0, td->ioprio) == -1) {
1745                         td_verror(td, errno);
1746                         goto err;
1747                 }
1748         }
1749
1750         sem_post(&startup_sem);
1751         sem_wait(&td->mutex);
1752
1753         if (!td->create_serialize && setup_file(td))
1754                 goto err;
1755
1756         if (init_random_state(td))
1757                 goto err;
1758
1759         gettimeofday(&td->epoch, NULL);
1760
1761         while (td->loops--) {
1762                 getrusage(RUSAGE_SELF, &td->ru_start);
1763                 gettimeofday(&td->start, NULL);
1764                 memcpy(&td->stat_sample_time, &td->start, sizeof(td->start));
1765
1766                 if (td->ratemin)
1767                         memcpy(&td->lastrate, &td->stat_sample_time, sizeof(td->lastrate));
1768
1769                 clear_io_state(td);
1770                 prune_io_piece_log(td);
1771
1772                 if (td->io_engine == FIO_SYNCIO)
1773                         do_sync_io(td);
1774                 else
1775                         do_async_io(td);
1776
1777                 if (td->error || td->terminate)
1778                         break;
1779
1780                 td->runtime += mtime_since_now(&td->start);
1781                 update_rusage_stat(td);
1782
1783                 if (td->verify == VERIFY_NONE)
1784                         continue;
1785
1786                 clear_io_state(td);
1787
1788                 if (td->io_engine == FIO_SYNCIO)
1789                         do_sync_verify(td);
1790                 else
1791                         do_async_verify(td);
1792
1793                 if (td->error || td->terminate)
1794                         break;
1795         }
1796
1797         ret = 0;
1798
1799         if (td->bw_log)
1800                 finish_log(td, td->bw_log, "bw");
1801         if (td->lat_log)
1802                 finish_log(td, td->lat_log, "lat");
1803
1804         if (exitall_on_terminate)
1805                 terminate_threads(td->groupid);
1806
1807 err:
1808         if (td->fd != -1) {
1809                 close(td->fd);
1810                 td->fd = -1;
1811         }
1812         if (td->mmap)
1813                 munmap(td->mmap, td->file_size);
1814         if (td->io_engine != FIO_SYNCIO)
1815                 cleanup_aio(td);
1816         cleanup_io_u(td);
1817         if (ret) {
1818                 sem_post(&startup_sem);
1819                 sem_wait(&td->mutex);
1820         }
1821         td_set_runstate(td, TD_EXITED);
1822         return NULL;
1823
1824 }
1825
1826 static void *fork_main(int shmid, int offset)
1827 {
1828         struct thread_data *td;
1829         void *data;
1830
1831         data = shmat(shmid, NULL, 0);
1832         if (data == (void *) -1) {
1833                 perror("shmat");
1834                 return NULL;
1835         }
1836
1837         td = data + offset * sizeof(struct thread_data);
1838         thread_main(td);
1839         shmdt(data);
1840         return NULL;
1841 }
1842
1843 static int calc_lat(struct io_stat *is, unsigned long *min, unsigned long *max,
1844                     double *mean, double *dev)
1845 {
1846         double n;
1847
1848         if (is->samples == 0)
1849                 return 0;
1850
1851         *min = is->min_val;
1852         *max = is->max_val;
1853
1854         n = (double) is->samples;
1855         *mean = (double) is->val / n;
1856         *dev = sqrt(((double) is->val_sq - (*mean * *mean) / n) / (n - 1));
1857         return 1;
1858 }
1859
1860 static void show_thread_status(struct thread_data *td,
1861                                struct group_run_stats *rs)
1862 {
1863         int prio, prio_class;
1864         unsigned long min, max, bw = 0;
1865         double mean, dev, usr_cpu, sys_cpu;
1866
1867         if (!td->io_bytes && !td->error)
1868                 return;
1869
1870         if (td->runtime)
1871                 bw = td->io_bytes / td->runtime;
1872
1873         prio = td->ioprio & 0xff;
1874         prio_class = td->ioprio >> IOPRIO_CLASS_SHIFT;
1875
1876         printf("Client%d (g=%d): err=%2d, io=%6luMiB, bw=%6luKiB/s, runt=%6lumsec\n", td->thread_number, td->groupid, td->error, td->io_bytes >> 20, bw, td->runtime);
1877
1878         if (calc_lat(&td->slat_stat, &min, &max, &mean, &dev))
1879                 printf("  slat (msec): min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, dev=%5.02f\n", min, max, mean, dev);
1880         if (calc_lat(&td->clat_stat, &min, &max, &mean, &dev))
1881                 printf("  clat (msec): min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, dev=%5.02f\n", min, max, mean, dev);
1882         if (calc_lat(&td->bw_stat, &min, &max, &mean, &dev)) {
1883                 double p_of_agg;
1884
1885                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[td->ddir];
1886                 printf("  bw (KiB/s) : min=%5lu, max=%5lu, per=%3.2f%%, avg=%5.02f, dev=%5.02f\n", min, max, p_of_agg, mean, dev);
1887         }
1888
1889         if (td->runtime) {
1890                 usr_cpu = (double) td->usr_time * 100 / (double) td->runtime;
1891                 sys_cpu = (double) td->sys_time * 100 / (double) td->runtime;
1892         } else {
1893                 usr_cpu = 0;
1894                 sys_cpu = 0;
1895         }
1896
1897         printf("  cpu        : usr=%3.2f%%, sys=%3.2f%%, ctx=%lu\n", usr_cpu, sys_cpu, td->ctx);
1898 }
1899
1900 static void print_thread_status(int nr_running, int t_rate, int m_rate)
1901 {
1902         printf("Threads now running: %d", nr_running);
1903         if (m_rate || t_rate)
1904                 printf(", commitrate %d/%dKiB/sec", t_rate, m_rate);
1905         printf(" : [%s]\r", run_str);
1906         fflush(stdout);
1907 }
1908
1909 static void check_str_update(struct thread_data *td, int n, int t, int m)
1910 {
1911         char c = run_str[td->thread_number - 1];
1912
1913         if (td->runstate == td->old_runstate)
1914                 return;
1915
1916         switch (td->runstate) {
1917                 case TD_REAPED:
1918                         c = '_';
1919                         break;
1920                 case TD_EXITED:
1921                         c = 'E';
1922                         break;
1923                 case TD_RUNNING:
1924                         if (td_read(td)) {
1925                                 if (td->sequential)
1926                                         c = 'R';
1927                                 else
1928                                         c = 'r';
1929                         } else {
1930                                 if (td->sequential)
1931                                         c = 'W';
1932                                 else
1933                                         c = 'w';
1934                         }
1935                         break;
1936                 case TD_VERIFYING:
1937                         c = 'V';
1938                         break;
1939                 case TD_CREATED:
1940                         c = 'C';
1941                         break;
1942                 case TD_NOT_CREATED:
1943                         c = 'P';
1944                         break;
1945                 default:
1946                         printf("state %d\n", td->runstate);
1947         }
1948
1949         run_str[td->thread_number - 1] = c;
1950         print_thread_status(n, t, m);
1951         td->old_runstate = td->runstate;
1952 }
1953
1954 static void reap_threads(int *nr_running, int *t_rate, int *m_rate)
1955 {
1956         int i;
1957
1958         /*
1959          * reap exited threads (TD_EXITED -> TD_REAPED)
1960          */
1961         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1962                 struct thread_data *td = &threads[i];
1963
1964                 check_str_update(td, *nr_running, *t_rate, *m_rate);
1965
1966                 if (td->runstate != TD_EXITED)
1967                         continue;
1968
1969                 td_set_runstate(td, TD_REAPED);
1970
1971                 if (td->use_thread) {
1972                         long ret;
1973
1974                         if (pthread_join(td->thread, (void *) &ret))
1975                                 perror("thread_join");
1976                 } else
1977                         waitpid(td->pid, NULL, 0);
1978
1979                 (*nr_running)--;
1980                 (*m_rate) -= td->ratemin;
1981                 (*t_rate) -= td->rate;
1982                 check_str_update(td, *nr_running, *t_rate, *m_rate);
1983         }
1984 }
1985
1986 static void run_threads(void)
1987 {
1988         struct timeval genesis;
1989         struct thread_data *td;
1990         unsigned long spent;
1991         int i, todo, nr_running, m_rate, t_rate, nr_started;
1992
1993         printf("Starting %d threads\n", thread_number);
1994         fflush(stdout);
1995
1996         signal(SIGINT, sig_handler);
1997         signal(SIGALRM, sig_handler);
1998
1999         todo = thread_number;
2000         nr_running = 0;
2001         nr_started = 0;
2002         m_rate = t_rate = 0;
2003
2004         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2005                 td = &threads[i];
2006
2007                 init_disk_util(td);
2008
2009                 if (!td->create_serialize)
2010                         continue;
2011
2012                 /*
2013                  * do file setup here so it happens sequentially,
2014                  * we don't want X number of threads getting their
2015                  * client data interspersed on disk
2016                  */
2017                 if (setup_file(td)) {
2018                         td_set_runstate(td, TD_REAPED);
2019                         todo--;
2020                 }
2021         }
2022
2023         gettimeofday(&genesis, NULL);
2024
2025         while (todo) {
2026                 /*
2027                  * create threads (TD_NOT_CREATED -> TD_CREATED)
2028                  */
2029                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2030                         td = &threads[i];
2031
2032                         if (td->runstate != TD_NOT_CREATED)
2033                                 continue;
2034
2035                         /*
2036                          * never got a chance to start, killed by other
2037                          * thread for some reason
2038                          */
2039                         if (td->terminate) {
2040                                 todo--;
2041                                 continue;
2042                         }
2043
2044                         if (td->start_delay) {
2045                                 spent = mtime_since_now(&genesis);
2046
2047                                 if (td->start_delay * 1000 > spent)
2048                                         continue;
2049                         }
2050
2051                         if (td->stonewall && (nr_started || nr_running))
2052                                 break;
2053
2054                         td_set_runstate(td, TD_CREATED);
2055                         check_str_update(td, nr_running, t_rate, m_rate);
2056                         sem_init(&startup_sem, 1, 1);
2057                         todo--;
2058                         nr_started++;
2059
2060                         if (td->use_thread) {
2061                                 if (pthread_create(&td->thread, NULL, thread_main, td)) {
2062                                         perror("thread_create");
2063                                         nr_started--;
2064                                 }
2065                         } else {
2066                                 if (fork())
2067                                         sem_wait(&startup_sem);
2068                                 else {
2069                                         fork_main(shm_id, i);
2070                                         exit(0);
2071                                 }
2072                         }
2073                 }
2074
2075                 /*
2076                  * start created threads (TD_CREATED -> TD_RUNNING)
2077                  */
2078                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2079                         td = &threads[i];
2080
2081                         if (td->runstate != TD_CREATED)
2082                                 continue;
2083
2084                         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
2085                         nr_running++;
2086                         nr_started--;
2087                         m_rate += td->ratemin;
2088                         t_rate += td->rate;
2089                         check_str_update(td, nr_running, t_rate, m_rate);
2090                         sem_post(&td->mutex);
2091                 }
2092
2093                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2094                         td = &threads[i];
2095
2096                         if (td->runstate != TD_RUNNING &&
2097                             td->runstate != TD_VERIFYING)
2098                                 continue;
2099
2100                         check_str_update(td, nr_running, t_rate, m_rate);
2101                 }
2102
2103                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
2104
2105                 if (todo)
2106                         usleep(100000);
2107         }
2108
2109         while (nr_running) {
2110                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
2111                 usleep(10000);
2112         }
2113
2114         update_io_ticks();
2115 }
2116
2117 static void show_group_stats(struct group_run_stats *rs, int id)
2118 {
2119         printf("\nRun status group %d:\n", id);
2120
2121         if (rs->max_run[DDIR_READ])
2122                 printf("   READ: io=%luMiB, aggrb=%lu, minb=%lu, maxb=%lu, mint=%lumsec, maxt=%lumsec\n", rs->io_mb[0], rs->agg[0], rs->min_bw[0], rs->max_bw[0], rs->min_run[0], rs->max_run[0]);
2123         if (rs->max_run[DDIR_WRITE])
2124                 printf("  WRITE: io=%luMiB, aggrb=%lu, minb=%lu, maxb=%lu, mint=%lumsec, maxt=%lumsec\n", rs->io_mb[1], rs->agg[1], rs->min_bw[1], rs->max_bw[1], rs->min_run[1], rs->max_run[1]);
2125 }
2126
2127 static void show_disk_util(void)
2128 {
2129         struct disk_util_stat *dus;
2130         struct list_head *entry;
2131         struct disk_util *du;
2132         double util;
2133
2134         printf("\nDisk stats (read/write):\n");
2135
2136         list_for_each(entry, &disk_list) {
2137                 du = list_entry(entry, struct disk_util, list);
2138                 dus = &du->dus;
2139
2140                 util = (double) 100 * du->dus.io_ticks / (double) du->msec;
2141                 if (util > 100.0)
2142                         util = 100.0;
2143
2144                 printf("  %s: ios=%u/%u, merge=%u/%u, ticks=%u/%u, in_queue=%u, util=%3.2f%%\n", du->name, dus->ios[0], dus->ios[1], dus->merges[0], dus->merges[1], dus->ticks[0], dus->ticks[1], dus->time_in_queue, util);
2145         }
2146 }
2147
2148 static void show_run_stats(void)
2149 {
2150         struct group_run_stats *runstats, *rs;
2151         struct thread_data *td;
2152         int i;
2153
2154         runstats = malloc(sizeof(struct group_run_stats) * (groupid + 1));
2155
2156         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
2157                 rs = &runstats[i];
2158
2159                 memset(rs, 0, sizeof(*rs));
2160                 rs->min_bw[0] = rs->min_run[0] = ~0UL;
2161                 rs->min_bw[1] = rs->min_run[1] = ~0UL;
2162         }
2163
2164         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2165                 unsigned long bw = 0;
2166
2167                 td = &threads[i];
2168
2169                 if (td->error) {
2170                         printf("Client%d: %s\n", td->thread_number, td->verror);
2171                         continue;
2172                 }
2173
2174                 rs = &runstats[td->groupid];
2175
2176                 if (td->runtime < rs->min_run[td->ddir])
2177                         rs->min_run[td->ddir] = td->runtime;
2178                 if (td->runtime > rs->max_run[td->ddir])
2179                         rs->max_run[td->ddir] = td->runtime;
2180
2181                 if (td->runtime)
2182                         bw = td->io_bytes / td->runtime;
2183                 if (bw < rs->min_bw[td->ddir])
2184                         rs->min_bw[td->ddir] = bw;
2185                 if (bw > rs->max_bw[td->ddir])
2186                         rs->max_bw[td->ddir] = bw;
2187
2188                 rs->io_mb[td->ddir] += td->io_bytes >> 20;
2189         }
2190
2191         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
2192                 rs = &runstats[i];
2193
2194                 if (rs->max_run[0])
2195                         rs->agg[0] = (rs->io_mb[0]*1024*1000) / rs->max_run[0];
2196                 if (rs->max_run[1])
2197                         rs->agg[1] = (rs->io_mb[1]*1024*1000) / rs->max_run[1];
2198         }
2199
2200         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2201                 td = &threads[i];
2202                 rs = &runstats[td->groupid];
2203
2204                 show_thread_status(td, rs);
2205         }
2206
2207         for (i = 0; i < groupid + 1; i++)
2208                 show_group_stats(&runstats[i], i);
2209
2210         show_disk_util();
2211 }
2212
2213 int main(int argc, char *argv[])
2214 {
2215         memset(run_str, 0, sizeof(run_str));
2216
2217         if (parse_options(argc, argv))
2218                 return 1;
2219
2220         if (!thread_number) {
2221                 printf("Nothing to do\n");
2222                 return 1;
2223         }
2224
2225         disk_util_timer_arm();
2226
2227         run_threads();
2228         show_run_stats();
2229
2230         return 0;
2231 }