io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include <assert.h>
   4
   5 #include "fio.h"
   6 #include "verify.h"
   7 #include "trim.h"
   8 #include "lib/rand.h"
   9 #include "lib/axmap.h"
  10 #include "err.h"
  11 #include "lib/pow2.h"
  12 #include "minmax.h"
  13 #include "zbd.h"
  14
  15 struct io_completion_data {
  16         int nr;                         /* input */
  17
  18         int error;                      /* output */
  19         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  20         struct timespec time;           /* output */
  21 };
  22
  23 /*
  24  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  25  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  26  */
  27 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  28 {
  29         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  30 }
  31
  32 /*
  33  * Mark a given offset as used in the map.
  34  */
  35 static uint64_t mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
  36                                 uint64_t offset, uint64_t buflen)
  37 {
  38         unsigned long long min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned long long nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45         assert(nr_blocks > 0);
  46
  47         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK)) {
  48                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  49                 assert(nr_blocks > 0);
  50         }
  51
  52         if ((nr_blocks * min_bs) < buflen)
  53                 buflen = nr_blocks * min_bs;
  54
  55         return buflen;
  56 }
  57
  58 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  59                            enum fio_ddir ddir)
  60 {
  61         uint64_t max_blocks;
  62         uint64_t max_size;
  63
  64         assert(ddir_rw(ddir));
  65
  66         /*
  67          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  68          * -> not for now since there is code assuming it could go either.
  69          */
  70         max_size = f->io_size;
  71         if (max_size > f->real_file_size)
  72                 max_size = f->real_file_size;
  73
  74         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED && td->o.zone_range)
  75                 max_size = td->o.zone_range;
  76
  77         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  78                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  79
  80         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  81         if (!max_blocks)
  82                 return 0;
  83
  84         return max_blocks;
  85 }
  86
  87 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  88                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
  89                                   uint64_t lastb)
  90 {
  91         uint64_t r;
  92
  93         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
  94             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
  95
  96                 r = __rand(&td->random_state);
  97
  98                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
  99
 100                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
 101         } else {
 102                 uint64_t off = 0;
 103
 104                 assert(fio_file_lfsr(f));
 105
 106                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 107                         return 1;
 108
 109                 *b = off;
 110         }
 111
 112         /*
 113          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 114          */
 115         if (!file_randommap(td, f))
 116                 goto ret;
 117
 118         /*
 119          * calculate map offset and check if it's free
 120          */
 121         if (random_map_free(f, *b))
 122                 goto ret;
 123
 124         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 125                                                 (unsigned long long) *b);
 126
 127         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 128         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 129                 return 1;
 130 ret:
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 135                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 136                                        uint64_t *b)
 137 {
 138         *b = zipf_next(&f->zipf);
 139         return 0;
 140 }
 141
 142 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 143                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 144                                          uint64_t *b)
 145 {
 146         *b = pareto_next(&f->zipf);
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 151                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 152                                         uint64_t *b)
 153 {
 154         *b = gauss_next(&f->gauss);
 155         return 0;
 156 }
 157
 158 static int __get_next_rand_offset_zoned_abs(struct thread_data *td,
 159                                             struct fio_file *f,
 160                                             enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 161 {
 162         struct zone_split_index *zsi;
 163         uint64_t lastb, send, stotal;
 164         unsigned int v;
 165
 166         lastb = last_block(td, f, ddir);
 167         if (!lastb)
 168                 return 1;
 169
 170         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 171 bail:
 172                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 173         }
 174
 175         /*
 176          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 177          */
 178         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 179
 180         /*
 181          * Find our generated table. 'send' is the end block of this zone,
 182          * 'stotal' is our start offset.
 183          */
 184         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 185         stotal = zsi->size_prev / td->o.ba[ddir];
 186         send = zsi->size / td->o.ba[ddir];
 187
 188         /*
 189          * Should never happen
 190          */
 191         if (send == -1U) {
 192                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 193                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 194                 goto bail;
 195         } else if (send > lastb) {
 196                 /*
 197                  * This happens if the user specifies ranges that exceed
 198                  * the file/device size. We can't handle that gracefully,
 199                  * so error and exit.
 200                  */
 201                 log_err("fio: zoned_abs sizes exceed file size\n");
 202                 return 1;
 203         }
 204
 205         /*
 206          * Generate index from 0..send-stotal
 207          */
 208         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, send - stotal) == 1)
 209                 return 1;
 210
 211         *b += stotal;
 212         return 0;
 213 }
 214
 215 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
 216                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 217                                         uint64_t *b)
 218 {
 219         unsigned int v, send, stotal;
 220         uint64_t offset, lastb;
 221         struct zone_split_index *zsi;
 222
 223         lastb = last_block(td, f, ddir);
 224         if (!lastb)
 225                 return 1;
 226
 227         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 228 bail:
 229                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 230         }
 231
 232         /*
 233          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 234          */
 235         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 236
 237         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 238         stotal = zsi->size_perc_prev;
 239         send = zsi->size_perc;
 240
 241         /*
 242          * Should never happen
 243          */
 244         if (send == -1U) {
 245                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 246                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 247                 goto bail;
 248         }
 249
 250         /*
 251          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
 252          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
 253          * the start, in percent.
 254          */
 255         if (stotal)
 256                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
 257         else
 258                 offset = 0;
 259
 260         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
 261
 262         /*
 263          * Generate index from 0..send-of-lastb
 264          */
 265         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
 266                 return 1;
 267
 268         /*
 269          * Add our start offset, if any
 270          */
 271         if (offset)
 272                 *b += offset;
 273
 274         return 0;
 275 }
 276
 277 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 278                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 279 {
 280         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
 281                 uint64_t lastb;
 282
 283                 lastb = last_block(td, f, ddir);
 284                 if (!lastb)
 285                         return 1;
 286
 287                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 288         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 289                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 290         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 291                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 292         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 293                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 294         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
 295                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 296         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED_ABS)
 297                 return __get_next_rand_offset_zoned_abs(td, f, ddir, b);
 298
 299         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 300         return 1;
 301 }
 302
 303 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 304 {
 305         unsigned int v;
 306
 307         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 308                 return true;
 309
 310         v = rand_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 311
 312         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 313 }
 314
 315 static void loop_cache_invalidate(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 316 {
 317         struct thread_options *o = &td->o;
 318
 319         if (o->invalidate_cache && !o->odirect) {
 320                 int fio_unused ret;
 321
 322                 ret = file_invalidate_cache(td, f);
 323         }
 324 }
 325
 326 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 327                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 328 {
 329         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 330                 return 0;
 331
 332         if (td->o.time_based ||
 333             (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)) {
 334                 fio_file_reset(td, f);
 335                 loop_cache_invalidate(td, f);
 336                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 337                         return 0;
 338         }
 339
 340         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 341                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 342                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 343         return 1;
 344 }
 345
 346 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 347                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 348 {
 349         struct thread_options *o = &td->o;
 350
 351         assert(ddir_rw(ddir));
 352
 353         /*
 354          * If we reach the end for a time based run, reset us back to 0
 355          * and invalidate the cache, if we need to.
 356          */
 357         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 358             o->time_based && o->nr_files == 1) {
 359                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
 360                 loop_cache_invalidate(td, f);
 361         }
 362
 363         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 364                 uint64_t pos;
 365
 366                 /*
 367                  * Only rewind if we already hit the end
 368                  */
 369                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset &&
 370                     f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0) {
 371                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 372                                 f->last_pos[ddir] = f->io_size;
 373                         else
 374                                 f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 375                 }
 376
 377                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 378                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 379                         pos += o->ddir_seq_add;
 380
 381                         /*
 382                          * If we reach beyond the end of the file
 383                          * with holed IO, wrap around to the
 384                          * beginning again. If we're doing backwards IO,
 385                          * wrap to the end.
 386                          */
 387                         if (pos >= f->real_file_size) {
 388                                 if (o->ddir_seq_add > 0)
 389                                         pos = f->file_offset;
 390                                 else {
 391                                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 392                                                 pos = f->io_size;
 393                                         else
 394                                                 pos = f->real_file_size;
 395
 396                                         pos += o->ddir_seq_add;
 397                                 }
 398                         }
 399                 }
 400
 401                 *offset = pos;
 402                 return 0;
 403         }
 404
 405         return 1;
 406 }
 407
 408 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 409                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 410                           bool *is_random)
 411 {
 412         struct fio_file *f = io_u->file;
 413         uint64_t b, offset;
 414         int ret;
 415
 416         assert(ddir_rw(ddir));
 417
 418         b = offset = -1ULL;
 419
 420         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_WRITE) {
 421                 /* don't mark randommap for these writes */
 422                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 423                 offset = f->last_start[DDIR_TRIM];
 424                 *is_random = true;
 425                 ret = 0;
 426         } else if (rw_seq) {
 427                 if (td_random(td)) {
 428                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 429                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 430                                 *is_random = true;
 431                         } else {
 432                                 *is_random = false;
 433                                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 434                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 435                                 if (ret)
 436                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 437                         }
 438                 } else {
 439                         *is_random = false;
 440                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 441                 }
 442         } else {
 443                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 444                 *is_random = false;
 445
 446                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 447                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 448                         if (ret) {
 449                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 450                                 *is_random = false;
 451                         }
 452                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 453                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 454                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 455                         else
 456                                 offset = 0;
 457                         ret = 0;
 458                 } else {
 459                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 460                         ret = 1;
 461                 }
 462         }
 463
 464         if (!ret) {
 465                 if (offset != -1ULL)
 466                         io_u->offset = offset;
 467                 else if (b != -1ULL)
 468                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 469                 else {
 470                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 471                         ret = 1;
 472                 }
 473                 io_u->verify_offset = io_u->offset;
 474         }
 475
 476         return ret;
 477 }
 478
 479 /*
 480  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 481  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 482  * the last io issued.
 483  */
 484 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 485                            bool *is_random)
 486 {
 487         struct fio_file *f = io_u->file;
 488         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 489         int rw_seq_hit = 0;
 490
 491         assert(ddir_rw(ddir));
 492
 493         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 494                 rw_seq_hit = 1;
 495                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 496         }
 497
 498         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 499                 return 1;
 500
 501         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 502                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 503                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 504                                         (unsigned long long) f->io_size);
 505                 return 1;
 506         }
 507
 508         io_u->offset += f->file_offset;
 509         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 510                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 511                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 512                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 513                 return 1;
 514         }
 515
 516         /*
 517          * For randtrimwrite, we decide whether to issue a trim or a write
 518          * based on whether the offsets for the most recent trim and write
 519          * operations match. If they don't match that means we just issued a
 520          * new trim and the next operation should be a write. If they *do*
 521          * match that means we just completed a trim+write pair and the next
 522          * command should be a trim.
 523          *
 524          * This works fine for sequential workloads but for random workloads
 525          * it's possible to complete a trim+write pair and then have the next
 526          * randomly generated offset match the previous offset. If that happens
 527          * we need to alter the offset for the last write operation in order
 528          * to ensure that we issue a write operation the next time through.
 529          */
 530         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_TRIM &&
 531             f->last_start[DDIR_TRIM] == io_u->offset)
 532                 f->last_start[DDIR_WRITE]--;
 533
 534         io_u->verify_offset = io_u->offset;
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 539                              unsigned long long buflen)
 540 {
 541         struct fio_file *f = io_u->file;
 542
 543         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 544 }
 545
 546 static unsigned long long get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 547                                     bool is_random)
 548 {
 549         int ddir = io_u->ddir;
 550         unsigned long long buflen = 0;
 551         unsigned long long minbs, maxbs;
 552         uint64_t frand_max, r;
 553         bool power_2;
 554
 555         assert(ddir_rw(ddir));
 556
 557         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_WRITE) {
 558                 struct fio_file *f = io_u->file;
 559
 560                 return f->last_pos[DDIR_TRIM] - f->last_start[DDIR_TRIM];
 561         }
 562
 563         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 564                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE : DDIR_READ;
 565
 566         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 567         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 568
 569         if (minbs == maxbs)
 570                 return minbs;
 571
 572         /*
 573          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 574          */
 575         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 576                 return 0;
 577
 578         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state[ddir]);
 579         do {
 580                 r = __rand(&td->bsrange_state[ddir]);
 581
 582                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 583                         buflen = minbs + (unsigned long long) ((double) maxbs *
 584                                         (r / (frand_max + 1.0)));
 585                 } else {
 586                         long long perc = 0;
 587                         unsigned int i;
 588
 589                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 590                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 591
 592                                 if (!bsp->perc)
 593                                         continue;
 594                                 buflen = bsp->bs;
 595                                 perc += bsp->perc;
 596                                 if ((r / perc <= frand_max / 100ULL) &&
 597                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 598                                         break;
 599                         }
 600                 }
 601
 602                 power_2 = is_power_of_2(minbs);
 603                 if (!td->o.bs_unaligned && power_2)
 604                         buflen &= ~(minbs - 1);
 605                 else if (!td->o.bs_unaligned && !power_2)
 606                         buflen -= buflen % minbs;
 607                 if (buflen > maxbs)
 608                         buflen = maxbs;
 609         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 610
 611         return buflen;
 612 }
 613
 614 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 615 {
 616         unsigned int diff;
 617
 618         /*
 619          * we do time or byte based switch. this is needed because
 620          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 621          * whereas reads do not.
 622          */
 623         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 624         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 625 }
 626
 627 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 628 {
 629         unsigned int v;
 630
 631         v = rand_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 632
 633         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 634                 return DDIR_READ;
 635
 636         return DDIR_WRITE;
 637 }
 638
 639 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 640 {
 641         int ret = 0, completed = 0, err = 0;
 642
 643         /*
 644          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 645          * not to skew our latency numbers.
 646          *
 647          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 648          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 649          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 650          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 651          */
 652         if (td->io_u_queued || td->cur_depth)
 653                 td_io_commit(td);
 654
 655         while (td->io_u_in_flight) {
 656                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 657                 if (ret > 0)
 658                         completed += ret;
 659                 else if (ret < 0)
 660                         err = ret;
 661         }
 662
 663         if (td->flags & TD_F_REGROW_LOGS)
 664                 regrow_logs(td);
 665
 666         if (completed)
 667                 return completed;
 668
 669         return err;
 670 }
 671
 672 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 673 {
 674         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 675         uint64_t usec;
 676         uint64_t now;
 677
 678         assert(ddir_rw(ddir));
 679         now = utime_since_now(&td->epoch);
 680
 681         /*
 682          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
 683          */
 684         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
 685                 return ddir;
 686
 687         /*
 688          * We are ahead of rate in this direction. See if we
 689          * should switch.
 690          */
 691         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 692                 /*
 693                  * Other direction is behind rate, switch
 694                  */
 695                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
 696                         return odir;
 697
 698                 /*
 699                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min,
 700                  * switch if necessary
 701                  */
 702                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
 703                     td->rate_next_io_time[odir]) {
 704                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 705                 } else {
 706                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
 707                         ddir = odir;
 708                 }
 709         } else
 710                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 711
 712         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 713                 io_u_quiesce(td);
 714
 715         if (td->o.timeout && ((usec + now) > td->o.timeout)) {
 716                 /*
 717                  * check if the usec is capable of taking negative values
 718                  */
 719                 if (now > td->o.timeout) {
 720                         ddir = DDIR_TIMEOUT;
 721                         return ddir;
 722                 }
 723                 usec = td->o.timeout - now;
 724         }
 725         usec_sleep(td, usec);
 726
 727         now = utime_since_now(&td->epoch);
 728         if ((td->o.timeout && (now > td->o.timeout)) || td->terminate)
 729                 ddir = DDIR_TIMEOUT;
 730
 731         return ddir;
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 736  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 737  * necessary.
 738  */
 739 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 740 {
 741         enum fio_ddir ddir;
 742
 743         /*
 744          * See if it's time to fsync/fdatasync/sync_file_range first,
 745          * and if not then move on to check regular I/Os.
 746          */
 747         if (should_fsync(td)) {
 748                 if (td->o.fsync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 749                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks))
 750                         return DDIR_SYNC;
 751
 752                 if (td->o.fdatasync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 753                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks))
 754                         return DDIR_DATASYNC;
 755
 756                 if (td->sync_file_range_nr && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 757                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr))
 758                         return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 759         }
 760
 761         if (td_rw(td)) {
 762                 /*
 763                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 764                  */
 765                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 766                         /*
 767                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 768                          * one data direction, to avoid overflowing the
 769                          * ranges too much
 770                          */
 771                         ddir = get_rand_ddir(td);
 772
 773                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 774                                 set_rwmix_bytes(td);
 775
 776                         td->rwmix_ddir = ddir;
 777                 }
 778                 ddir = td->rwmix_ddir;
 779         } else if (td_read(td))
 780                 ddir = DDIR_READ;
 781         else if (td_write(td))
 782                 ddir = DDIR_WRITE;
 783         else if (td_trim(td))
 784                 ddir = DDIR_TRIM;
 785         else
 786                 ddir = DDIR_INVAL;
 787
 788         if (!should_check_rate(td)) {
 789                 /*
 790                  * avoid time-consuming call to utime_since_now() if rate checking
 791                  * isn't being used. this imrpoves IOPs 50%. See:
 792                  * https://github.com/axboe/fio/issues/1501#issuecomment-1418327049
 793                  */
 794                 td->rwmix_ddir = ddir;
 795         } else
 796                 td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 797         return td->rwmix_ddir;
 798 }
 799
 800 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 801 {
 802         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 803
 804         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD)
 805                 ddir = zbd_adjust_ddir(td, io_u, ddir);
 806
 807         if (td_trimwrite(td)) {
 808                 struct fio_file *f = io_u->file;
 809                 if (f->last_start[DDIR_WRITE] == f->last_start[DDIR_TRIM])
 810                         ddir = DDIR_TRIM;
 811                 else
 812                         ddir = DDIR_WRITE;
 813         }
 814
 815         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 816
 817         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && td_ioengine_flagged(td, FIO_BARRIER) &&
 818             td->o.barrier_blocks &&
 819            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 820              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 821                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BARRIER);
 822 }
 823
 824 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 825 {
 826         unsigned int ret = put_file(td, f);
 827
 828         if (ret)
 829                 td_verror(td, ret, "file close");
 830 }
 831
 832 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 833 {
 834         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 835
 836         zbd_put_io_u(td, io_u);
 837
 838         if (td->parent)
 839                 td = td->parent;
 840
 841         if (needs_lock)
 842                 __td_io_u_lock(td);
 843
 844         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 845                 put_file_log(td, io_u->file);
 846
 847         io_u->file = NULL;
 848         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_FREE);
 849
 850         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 851                 td->cur_depth--;
 852                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 853         }
 854         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 855         td_io_u_free_notify(td);
 856
 857         if (needs_lock)
 858                 __td_io_u_unlock(td);
 859 }
 860
 861 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 862 {
 863         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 864         put_io_u(td, io_u);
 865 }
 866
 867 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 868 {
 869         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 870         struct io_u *__io_u = *io_u;
 871         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 872
 873         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 874
 875         if (td->parent)
 876                 td = td->parent;
 877
 878         if (needs_lock)
 879                 __td_io_u_lock(td);
 880
 881         io_u_set(td, __io_u, IO_U_F_FREE);
 882         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 883                 td->io_issues[ddir]--;
 884
 885         io_u_clear(td, __io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 886         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 887                 td->cur_depth--;
 888                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 889         }
 890
 891         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 892         td_io_u_free_notify(td);
 893
 894         if (needs_lock)
 895                 __td_io_u_unlock(td);
 896
 897         *io_u = NULL;
 898 }
 899
 900 static void setup_strided_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 901 {
 902         struct fio_file *f = io_u->file;
 903
 904         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED);
 905         assert(td->o.zone_size);
 906         assert(td->o.zone_range);
 907
 908         /*
 909          * See if it's time to switch to a new zone
 910          */
 911         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 912                 td->zone_bytes = 0;
 913                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 914
 915                 /*
 916                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 917                  */
 918                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 919                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
 920
 921                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 922                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 923         }
 924
 925         /*
 926          * If zone_size > zone_range, then maintain the same zone until
 927          * zone_bytes >= zone_size.
 928          */
 929         if (f->last_pos[io_u->ddir] >= (f->file_offset + td->o.zone_range)) {
 930                 dprint(FD_IO, "io_u maintain zone offset=%" PRIu64 "/last_pos=%" PRIu64 "\n",
 931                                 f->file_offset, f->last_pos[io_u->ddir]);
 932                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 933         }
 934
 935         /*
 936          * For random: if 'norandommap' is not set and zone_size > zone_range,
 937          * map needs to be reset as it's done with zone_range everytime.
 938          */
 939         if ((td->zone_bytes % td->o.zone_range) == 0)
 940                 fio_file_reset(td, f);
 941 }
 942
 943 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 944 {
 945         bool is_random;
 946         uint64_t offset;
 947         enum io_u_action ret;
 948
 949         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO))
 950                 goto out;
 951
 952         set_rw_ddir(td, io_u);
 953
 954         if (io_u->ddir == DDIR_INVAL || io_u->ddir == DDIR_TIMEOUT) {
 955                 dprint(FD_IO, "invalid direction received ddir = %d", io_u->ddir);
 956                 return 1;
 957         }
 958         /*
 959          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 960          */
 961         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 962                 goto out;
 963
 964         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED)
 965                 setup_strided_zone_mode(td, io_u);
 966         else if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD)
 967                 setup_zbd_zone_mode(td, io_u);
 968
 969         /*
 970          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 971          * position.
 972          */
 973         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 974                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 975                 return 1;
 976         }
 977
 978         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 979         if (!io_u->buflen) {
 980                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 981                 return 1;
 982         }
 983
 984         offset = io_u->offset;
 985         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD) {
 986                 ret = zbd_adjust_block(td, io_u);
 987                 if (ret == io_u_eof) {
 988                         dprint(FD_IO, "zbd_adjust_block() returned io_u_eof\n");
 989                         return 1;
 990                 }
 991         }
 992
 993         if (td->o.fdp)
 994                 fdp_fill_dspec_data(td, io_u);
 995
 996         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 997                 dprint(FD_IO, "io_u %p, off=0x%llx + len=0x%llx exceeds file size=0x%llx\n",
 998                         io_u,
 999                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
1000                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
1001                 return 1;
1002         }
1003
1004         /*
1005          * mark entry before potentially trimming io_u
1006          */
1007         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
1008                 io_u->buflen = mark_random_map(td, io_u, offset, io_u->buflen);
1009
1010 out:
1011         dprint_io_u(io_u, "fill");
1012         io_u->verify_offset = io_u->offset;
1013         td->zone_bytes += io_u->buflen;
1014         return 0;
1015 }
1016
1017 static void __io_u_mark_map(uint64_t *map, unsigned int nr)
1018 {
1019         int idx = 0;
1020
1021         switch (nr) {
1022         default:
1023                 idx = 6;
1024                 break;
1025         case 33 ... 64:
1026                 idx = 5;
1027                 break;
1028         case 17 ... 32:
1029                 idx = 4;
1030                 break;
1031         case 9 ... 16:
1032                 idx = 3;
1033                 break;
1034         case 5 ... 8:
1035                 idx = 2;
1036                 break;
1037         case 1 ... 4:
1038                 idx = 1;
1039                 fio_fallthrough;
1040         case 0:
1041                 break;
1042         }
1043
1044         map[idx]++;
1045 }
1046
1047 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1048 {
1049         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
1050         td->ts.total_submit++;
1051 }
1052
1053 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1054 {
1055         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
1056         td->ts.total_complete++;
1057 }
1058
1059 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1060 {
1061         int idx = 0;
1062
1063         switch (td->cur_depth) {
1064         default:
1065                 idx = 6;
1066                 break;
1067         case 32 ... 63:
1068                 idx = 5;
1069                 break;
1070         case 16 ... 31:
1071                 idx = 4;
1072                 break;
1073         case 8 ... 15:
1074                 idx = 3;
1075                 break;
1076         case 4 ... 7:
1077                 idx = 2;
1078                 break;
1079         case 2 ... 3:
1080                 idx = 1;
1081                 fio_fallthrough;
1082         case 1:
1083                 break;
1084         }
1085
1086         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
1087 }
1088
1089 static void io_u_mark_lat_nsec(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1090 {
1091         int idx = 0;
1092
1093         assert(nsec < 1000);
1094
1095         switch (nsec) {
1096         case 750 ... 999:
1097                 idx = 9;
1098                 break;
1099         case 500 ... 749:
1100                 idx = 8;
1101                 break;
1102         case 250 ... 499:
1103                 idx = 7;
1104                 break;
1105         case 100 ... 249:
1106                 idx = 6;
1107                 break;
1108         case 50 ... 99:
1109                 idx = 5;
1110                 break;
1111         case 20 ... 49:
1112                 idx = 4;
1113                 break;
1114         case 10 ... 19:
1115                 idx = 3;
1116                 break;
1117         case 4 ... 9:
1118                 idx = 2;
1119                 break;
1120         case 2 ... 3:
1121                 idx = 1;
1122                 fio_fallthrough;
1123         case 0 ... 1:
1124                 break;
1125         }
1126
1127         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_N_NR);
1128         td->ts.io_u_lat_n[idx]++;
1129 }
1130
1131 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long long usec)
1132 {
1133         int idx = 0;
1134
1135         assert(usec < 1000 && usec >= 1);
1136
1137         switch (usec) {
1138         case 750 ... 999:
1139                 idx = 9;
1140                 break;
1141         case 500 ... 749:
1142                 idx = 8;
1143                 break;
1144         case 250 ... 499:
1145                 idx = 7;
1146                 break;
1147         case 100 ... 249:
1148                 idx = 6;
1149                 break;
1150         case 50 ... 99:
1151                 idx = 5;
1152                 break;
1153         case 20 ... 49:
1154                 idx = 4;
1155                 break;
1156         case 10 ... 19:
1157                 idx = 3;
1158                 break;
1159         case 4 ... 9:
1160                 idx = 2;
1161                 break;
1162         case 2 ... 3:
1163                 idx = 1;
1164                 fio_fallthrough;
1165         case 0 ... 1:
1166                 break;
1167         }
1168
1169         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1170         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1171 }
1172
1173 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long long msec)
1174 {
1175         int idx = 0;
1176
1177         assert(msec >= 1);
1178
1179         switch (msec) {
1180         default:
1181                 idx = 11;
1182                 break;
1183         case 1000 ... 1999:
1184                 idx = 10;
1185                 break;
1186         case 750 ... 999:
1187                 idx = 9;
1188                 break;
1189         case 500 ... 749:
1190                 idx = 8;
1191                 break;
1192         case 250 ... 499:
1193                 idx = 7;
1194                 break;
1195         case 100 ... 249:
1196                 idx = 6;
1197                 break;
1198         case 50 ... 99:
1199                 idx = 5;
1200                 break;
1201         case 20 ... 49:
1202                 idx = 4;
1203                 break;
1204         case 10 ... 19:
1205                 idx = 3;
1206                 break;
1207         case 4 ... 9:
1208                 idx = 2;
1209                 break;
1210         case 2 ... 3:
1211                 idx = 1;
1212                 fio_fallthrough;
1213         case 0 ... 1:
1214                 break;
1215         }
1216
1217         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1218         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1219 }
1220
1221 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1222 {
1223         if (nsec < 1000)
1224                 io_u_mark_lat_nsec(td, nsec);
1225         else if (nsec < 1000000)
1226                 io_u_mark_lat_usec(td, nsec / 1000);
1227         else
1228                 io_u_mark_lat_msec(td, nsec / 1000000);
1229 }
1230
1231 static unsigned int __get_next_fileno_rand(struct thread_data *td)
1232 {
1233         unsigned long fileno;
1234
1235         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RANDOM) {
1236                 uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1237                 unsigned long r;
1238
1239                 r = __rand(&td->next_file_state);
1240                 return (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1241                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1242         }
1243
1244         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_ZIPF)
1245                 fileno = zipf_next(&td->next_file_zipf);
1246         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_PARETO)
1247                 fileno = pareto_next(&td->next_file_zipf);
1248         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_GAUSS)
1249                 fileno = gauss_next(&td->next_file_gauss);
1250         else {
1251                 log_err("fio: bad file service type: %d\n", td->o.file_service_type);
1252                 assert(0);
1253                 return 0;
1254         }
1255
1256         return fileno >> FIO_FSERVICE_SHIFT;
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Get next file to service by choosing one at random
1261  */
1262 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1263                                            enum fio_file_flags goodf,
1264                                            enum fio_file_flags badf)
1265 {
1266         struct fio_file *f;
1267         int fno;
1268
1269         do {
1270                 int opened = 0;
1271
1272                 fno = __get_next_fileno_rand(td);
1273
1274                 f = td->files[fno];
1275                 if (fio_file_done(f))
1276                         continue;
1277
1278                 if (!fio_file_open(f)) {
1279                         int err;
1280
1281                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1282                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1283
1284                         err = td_io_open_file(td, f);
1285                         if (err)
1286                                 continue;
1287                         opened = 1;
1288                 }
1289
1290                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1291                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1292                         return f;
1293                 }
1294                 if (opened)
1295                         td_io_close_file(td, f);
1296         } while (1);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1301  */
1302 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1303                                          int badf)
1304 {
1305         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1306         struct fio_file *f;
1307
1308         do {
1309                 int opened = 0;
1310
1311                 f = td->files[td->next_file];
1312
1313                 td->next_file++;
1314                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1315                         td->next_file = 0;
1316
1317                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1318                 if (fio_file_done(f)) {
1319                         f = NULL;
1320                         continue;
1321                 }
1322
1323                 if (!fio_file_open(f)) {
1324                         int err;
1325
1326                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1327                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1328
1329                         err = td_io_open_file(td, f);
1330                         if (err) {
1331                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1332                                         err, f->file_name);
1333                                 f = NULL;
1334                                 continue;
1335                         }
1336                         opened = 1;
1337                 }
1338
1339                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1340                                                                 f->flags);
1341                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1342                         break;
1343
1344                 if (opened)
1345                         td_io_close_file(td, f);
1346
1347                 f = NULL;
1348         } while (td->next_file != old_next_file);
1349
1350         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1351         return f;
1352 }
1353
1354 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1355 {
1356         struct fio_file *f;
1357
1358         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1359
1360         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1361                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1362                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1363                                                   td->nr_done_files,
1364                                                   td->o.nr_files);
1365                 return NULL;
1366         }
1367
1368         f = td->file_service_file;
1369         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1370                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1371                         goto out;
1372                 if (td->file_service_left) {
1373                         td->file_service_left--;
1374                         goto out;
1375                 }
1376         }
1377
1378         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1379             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1380                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1381         else
1382                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1383
1384         if (IS_ERR(f))
1385                 return f;
1386
1387         td->file_service_file = f;
1388         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1389 out:
1390         if (f)
1391                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1392         else
1393                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1394         return f;
1395 }
1396
1397 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1398 {
1399         return __get_next_file(td);
1400 }
1401
1402 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1403 {
1404         struct fio_file *f;
1405
1406         do {
1407                 f = get_next_file(td);
1408                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1409                         return PTR_ERR(f);
1410
1411                 io_u->file = f;
1412                 get_file(f);
1413
1414                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1415                         break;
1416
1417                 zbd_put_io_u(td, io_u);
1418
1419                 put_file_log(td, f);
1420                 td_io_close_file(td, f);
1421                 io_u->file = NULL;
1422
1423                 if (io_u->ddir == DDIR_TIMEOUT)
1424                         return 1;
1425
1426                 if (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)
1427                         fio_file_reset(td, f);
1428                 else {
1429                         fio_file_set_done(f);
1430                         td->nr_done_files++;
1431                         dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1432                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1433                 }
1434         } while (1);
1435
1436         return 0;
1437 }
1438
1439 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, struct io_completion_data *icd,
1440                       unsigned long long tnsec, unsigned long long max_nsec)
1441 {
1442         if (!td->error) {
1443                 log_err("fio: latency of %llu nsec exceeds specified max (%llu nsec): %s %s %llu %llu\n",
1444                                         tnsec, max_nsec,
1445                                         io_u->file->file_name,
1446                                         io_ddir_name(io_u->ddir),
1447                                         io_u->offset, io_u->buflen);
1448         }
1449         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1450         icd->error = ETIMEDOUT;
1451 }
1452
1453 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1454 {
1455         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1456         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1457         td->latency_failed = 0;
1458 }
1459
1460 /*
1461  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1462  * are at QD=1, then it's time to give up.
1463  */
1464 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1465 {
1466         if (td->latency_qd == 1)
1467                 return true;
1468
1469         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1470
1471         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1472                 td->latency_qd_low--;
1473
1474         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1475         td->latency_stable_count = 0;
1476
1477         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1478
1479         /*
1480          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1481          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1482          */
1483         io_u_quiesce(td);
1484         lat_new_cycle(td);
1485         return false;
1486 }
1487
1488 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1489 {
1490         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1491                 return __lat_target_failed(td);
1492
1493         td->latency_failed++;
1494         return false;
1495 }
1496
1497 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1498 {
1499         td->latency_end_run = 0;
1500
1501         if (td->o.latency_target) {
1502                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1503                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1504                 td->latency_qd = 1;
1505                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1506                 td->latency_qd_low = 1;
1507                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1508         } else
1509                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1510 }
1511
1512 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1513 {
1514         if (!td->latency_end_run)
1515                 lat_target_init(td);
1516 }
1517
1518 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1519 {
1520         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1521         struct thread_options *o = &td->o;
1522
1523         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1524
1525         if (td->latency_qd + 1 == td->latency_qd_high) {
1526                 /*
1527                  * latency_qd will not incease on lat_target_success(), so
1528                  * called stable. If we stick with this queue depth, the
1529                  * final latency is likely lower than latency_target. Fix
1530                  * this by increasing latency_qd_high slowly. Use a naive
1531                  * heuristic here. If we get lat_target_success() 3 times
1532                  * in a row, increase latency_qd_high by 1.
1533                  */
1534                 if (++td->latency_stable_count >= 3) {
1535                         td->latency_qd_high++;
1536                         td->latency_stable_count = 0;
1537                 }
1538         }
1539
1540         /*
1541          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1542          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1543          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1544          */
1545         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1546                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1547         else
1548                 td->latency_qd *= 2;
1549
1550         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1551                 td->latency_qd = o->iodepth;
1552
1553         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1554
1555         /*
1556          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1557          * we get only the results from the targeted depth.
1558          */
1559         if (!o->latency_run && td->latency_qd == qd) {
1560                 if (td->latency_end_run) {
1561                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1562                         td->done = 1;
1563                 } else {
1564                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1565                         io_u_quiesce(td);
1566                         td->latency_end_run = 1;
1567                         reset_all_stats(td);
1568                         reset_io_stats(td);
1569                 }
1570         }
1571
1572         lat_new_cycle(td);
1573 }
1574
1575 /*
1576  * Check if we can bump the queue depth
1577  */
1578 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1579 {
1580         uint64_t usec_window;
1581         uint64_t ios;
1582         double success_ios;
1583
1584         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1585         if (usec_window < td->o.latency_window)
1586                 return;
1587
1588         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1589         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1590         success_ios *= 100.0;
1591
1592         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1593
1594         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1595                 lat_target_success(td);
1596         else
1597                 __lat_target_failed(td);
1598 }
1599
1600 /*
1601  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1602  * using the full queue depth available.
1603  */
1604 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1605 {
1606         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1607
1608         if (qempty)
1609                 return true;
1610         if (!td->o.latency_target)
1611                 return false;
1612
1613         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1614 }
1615
1616 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1617 {
1618         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
1619         struct io_u *io_u = NULL;
1620
1621         if (td->stop_io)
1622                 return NULL;
1623
1624         if (needs_lock)
1625                 __td_io_u_lock(td);
1626
1627 again:
1628         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues)) {
1629                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1630                 io_u->resid = 0;
1631         } else if (!queue_full(td)) {
1632                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1633
1634                 io_u->file = NULL;
1635                 io_u->buflen = 0;
1636                 io_u->resid = 0;
1637                 io_u->end_io = NULL;
1638         }
1639
1640         if (io_u) {
1641                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1642                 io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1643                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1644                                  IO_U_F_VER_LIST);
1645
1646                 io_u->error = 0;
1647                 io_u->acct_ddir = -1;
1648                 td->cur_depth++;
1649                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1650                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1651                 io_u->ipo = NULL;
1652         } else if (td_async_processing(td)) {
1653                 int ret;
1654                 /*
1655                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1656                  * return one
1657                  */
1658                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1659                 ret = pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1660                 if (fio_unlikely(ret != 0)) {
1661                         td->error = errno;
1662                 } else if (!td->error)
1663                         goto again;
1664         }
1665
1666         if (needs_lock)
1667                 __td_io_u_unlock(td);
1668
1669         return io_u;
1670 }
1671
1672 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1673 {
1674         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1675                 return false;
1676         if (!td->trim_entries)
1677                 return false;
1678
1679         if (td->trim_batch) {
1680                 td->trim_batch--;
1681                 if (get_next_trim(td, io_u))
1682                         return true;
1683         } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1684                      td->last_ddir != DDIR_READ) {
1685                 td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1686                 if (!td->trim_batch)
1687                         td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1688                 if (get_next_trim(td, io_u))
1689                         return true;
1690         }
1691
1692         return false;
1693 }
1694
1695 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1696 {
1697         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1698                 return false;
1699
1700         if (td->io_hist_len) {
1701                 int get_verify = 0;
1702
1703                 if (td->verify_batch)
1704                         get_verify = 1;
1705                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1706                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1707                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1708                         if (!td->verify_batch)
1709                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1710                         get_verify = 1;
1711                 }
1712
1713                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1714                         td->verify_batch--;
1715                         return true;
1716                 }
1717         }
1718
1719         return false;
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1724  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1725  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1726  * we can expect from a device.
1727  */
1728 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1729 {
1730         unsigned long long i, nr_blocks = io_u->buflen >> 9;
1731         unsigned int offset;
1732         uint64_t boffset, *iptr;
1733         char *p;
1734
1735         if (!nr_blocks)
1736                 return;
1737
1738         p = io_u->xfer_buf;
1739         boffset = io_u->offset;
1740
1741         if (io_u->buf_filled_len)
1742                 io_u->buf_filled_len = 0;
1743
1744         /*
1745          * Generate random index between 0..7. We do chunks of 512b, if
1746          * we assume a cacheline is 64 bytes, then we have 8 of those.
1747          * Scramble content within the blocks in the same cacheline to
1748          * speed things up.
1749          */
1750         offset = (io_u->start_time.tv_nsec ^ boffset) & 7;
1751
1752         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1753                 /*
1754                  * Fill offset into start of cacheline, time into end
1755                  * of cacheline
1756                  */
1757                 iptr = (void *) p + (offset << 6);
1758                 *iptr = boffset;
1759
1760                 iptr = (void *) p + 64 - 2 * sizeof(uint64_t);
1761                 iptr[0] = io_u->start_time.tv_sec;
1762                 iptr[1] = io_u->start_time.tv_nsec;
1763
1764                 p += 512;
1765                 boffset += 512;
1766         }
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1771  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped, populated and submitted.
1772  */
1773 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1774 {
1775         struct fio_file *f;
1776         struct io_u *io_u;
1777         int do_scramble = 0;
1778         long ret = 0;
1779
1780         io_u = __get_io_u(td);
1781         if (!io_u) {
1782                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1783                 return NULL;
1784         }
1785
1786         if (check_get_verify(td, io_u))
1787                 goto out;
1788         if (check_get_trim(td, io_u))
1789                 goto out;
1790
1791         /*
1792          * from a requeue, io_u already setup
1793          */
1794         if (io_u->file)
1795                 goto out;
1796
1797         /*
1798          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1799          */
1800         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1801                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1802                         goto err_put;
1803         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1804                 ret = -EBUSY;
1805                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1806                 goto err_put;
1807         }
1808
1809         f = io_u->file;
1810         if (!f) {
1811                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1812                 goto err_put;
1813         }
1814
1815         assert(fio_file_open(f));
1816
1817         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1818                 if (!io_u->buflen && !td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO)) {
1819                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1820                         goto err_put;
1821                 }
1822
1823                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1824                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1825
1826                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1827                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1828                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1829                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1830                                         io_u->buflen);
1831                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1832                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS) &&
1833                                    !(td->flags & TD_F_DO_VERIFY))
1834                                 do_scramble = 1;
1835                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1836                         /*
1837                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1838                          * buffer is used for writes it is refilled.
1839                          */
1840                         io_u->buf_filled_len = 0;
1841                 }
1842         }
1843
1844         /*
1845          * Set io data pointers.
1846          */
1847         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1848         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1849
1850         /*
1851          * Remember the issuing context priority. The IO engine may change this.
1852          */
1853         io_u->ioprio = td->ioprio;
1854         io_u->clat_prio_index = 0;
1855 out:
1856         assert(io_u->file);
1857         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1858                 if (!td->o.disable_lat)
1859                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1860
1861                 if (do_scramble)
1862                         small_content_scramble(io_u);
1863
1864                 return io_u;
1865         }
1866 err_put:
1867         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1868         put_io_u(td, io_u);
1869         return ERR_PTR(ret);
1870 }
1871
1872 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1873 {
1874         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1875
1876         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1877                 return;
1878
1879         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%llu\n",
1880                 io_u->file ? " on file " : "",
1881                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1882                 strerror(io_u->error),
1883                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1884                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1885
1886         zbd_log_err(td, io_u);
1887
1888         if (td->io_ops->errdetails) {
1889                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1890
1891                 log_err("fio: %s\n", err);
1892                 free(err);
1893         }
1894
1895         if (!td->error)
1896                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1897 }
1898
1899 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1900 {
1901         __io_u_log_error(td, io_u);
1902         if (td->parent)
1903                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1904 }
1905
1906 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1907 {
1908         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1909                         || td->o.gtod_reduce;
1910 }
1911
1912 static void trim_block_info(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1913 {
1914         uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1915
1916         if (BLOCK_INFO_STATE(*info) >= BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE)
1917                 return;
1918
1919         *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED, BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1920 }
1921
1922 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1923                                   struct io_completion_data *icd,
1924                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1925 {
1926         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1927         unsigned long long llnsec = 0;
1928
1929         if (td->parent)
1930                 td = td->parent;
1931
1932         if (!td->o.stats || td_ioengine_flagged(td, FIO_NOSTATS))
1933                 return;
1934
1935         if (no_reduce)
1936                 llnsec = ntime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1937
1938         if (!td->o.disable_lat) {
1939                 unsigned long long tnsec;
1940
1941                 tnsec = ntime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1942                 add_lat_sample(td, idx, tnsec, bytes, io_u->offset,
1943                                io_u->ioprio, io_u->clat_prio_index);
1944
1945                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1946                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1947
1948                         if (ops->io_u_lat)
1949                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tnsec);
1950                 }
1951
1952                 if (ddir_rw(idx)) {
1953                         if (td->o.max_latency[idx] && tnsec > td->o.max_latency[idx])
1954                                 lat_fatal(td, io_u, icd, tnsec, td->o.max_latency[idx]);
1955                         if (td->o.latency_target && tnsec > td->o.latency_target) {
1956                                 if (lat_target_failed(td))
1957                                         lat_fatal(td, io_u, icd, tnsec, td->o.latency_target);
1958                         }
1959                 }
1960         }
1961
1962         if (ddir_rw(idx)) {
1963                 if (!td->o.disable_clat) {
1964                         add_clat_sample(td, idx, llnsec, bytes, io_u->offset,
1965                                         io_u->ioprio, io_u->clat_prio_index);
1966                         io_u_mark_latency(td, llnsec);
1967                 }
1968
1969                 if (!td->o.disable_bw && per_unit_log(td->bw_log))
1970                         add_bw_sample(td, io_u, bytes, llnsec);
1971
1972                 if (no_reduce && per_unit_log(td->iops_log))
1973                         add_iops_sample(td, io_u, bytes);
1974         } else if (ddir_sync(idx) && !td->o.disable_clat)
1975                 add_sync_clat_sample(&td->ts, llnsec);
1976
1977         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM)
1978                 trim_block_info(td, io_u);
1979 }
1980
1981 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
1982                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
1983 {
1984         int idx;
1985
1986         if (!f)
1987                 return;
1988
1989         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
1990                 f->first_write = offset;
1991         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
1992                 f->last_write = offset + bytes;
1993
1994         if (!f->last_write_comp)
1995                 return;
1996
1997         idx = f->last_write_idx++;
1998         f->last_write_comp[idx] = offset;
1999         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
2000                 f->last_write_idx = 0;
2001 }
2002
2003 static bool should_account(struct thread_data *td)
2004 {
2005         return ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
2006                                            td->runstate == TD_VERIFYING);
2007 }
2008
2009 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
2010                          struct io_completion_data *icd)
2011 {
2012         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
2013         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
2014         struct fio_file *f = io_u->file;
2015
2016         dprint_io_u(io_u, "complete");
2017
2018         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
2019         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK | IO_U_F_PATTERN_DONE);
2020
2021         /*
2022          * Mark IO ok to verify
2023          */
2024         if (io_u->ipo) {
2025                 /*
2026                  * Remove errored entry from the verification list
2027                  */
2028                 if (io_u->error)
2029                         unlog_io_piece(td, io_u);
2030                 else {
2031                         atomic_store_release(&io_u->ipo->flags,
2032                                         io_u->ipo->flags & ~IP_F_IN_FLIGHT);
2033                 }
2034         }
2035
2036         if (ddir_sync(ddir)) {
2037                 if (io_u->error)
2038                         goto error;
2039                 td->last_was_sync = true;
2040                 if (f) {
2041                         f->first_write = -1ULL;
2042                         f->last_write = -1ULL;
2043                 }
2044                 if (should_account(td))
2045                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, io_u->buflen);
2046                 return;
2047         }
2048
2049         td->last_was_sync = false;
2050         td->last_ddir = ddir;
2051
2052         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
2053                 unsigned long long bytes = io_u->xfer_buflen - io_u->resid;
2054                 int ret;
2055
2056                 /*
2057                  * Make sure we notice short IO from here, and requeue them
2058                  * appropriately!
2059                  */
2060                 if (bytes && io_u->resid) {
2061                         io_u->xfer_buflen = io_u->resid;
2062                         io_u->xfer_buf += bytes;
2063                         io_u->offset += bytes;
2064                         td->ts.short_io_u[io_u->ddir]++;
2065                         if (io_u->offset < io_u->file->real_file_size) {
2066                                 requeue_io_u(td, io_u_ptr);
2067                                 return;
2068                         }
2069                 }
2070
2071                 td->io_blocks[ddir]++;
2072                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
2073
2074                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST)) {
2075                         td->this_io_blocks[ddir]++;
2076                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
2077                 }
2078
2079                 if (ddir == DDIR_WRITE)
2080                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
2081
2082                 if (should_account(td))
2083                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
2084
2085                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
2086
2087                 if (io_u->end_io) {
2088                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
2089                         io_u = *io_u_ptr;
2090                         if (ret && !icd->error)
2091                                 icd->error = ret;
2092                 }
2093         } else if (io_u->error) {
2094 error:
2095                 icd->error = io_u->error;
2096                 io_u_log_error(td, io_u);
2097         }
2098         if (icd->error) {
2099                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
2100
2101                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
2102                         return;
2103
2104                 /*
2105                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
2106                  * and clear all the errors.
2107                  */
2108                 update_error_count(td, icd->error);
2109                 td_clear_error(td);
2110                 icd->error = 0;
2111                 if (io_u)
2112                         io_u->error = 0;
2113         }
2114 }
2115
2116 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
2117                      int nr)
2118 {
2119         int ddir;
2120
2121         if (!gtod_reduce(td))
2122                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
2123
2124         icd->nr = nr;
2125
2126         icd->error = 0;
2127         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2128                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
2129 }
2130
2131 static void ios_completed(struct thread_data *td,
2132                           struct io_completion_data *icd)
2133 {
2134         struct io_u *io_u;
2135         int i;
2136
2137         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
2138                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
2139
2140                 io_completed(td, &io_u, icd);
2141
2142                 if (io_u)
2143                         put_io_u(td, io_u);
2144         }
2145 }
2146
2147 static void io_u_update_bytes_done(struct thread_data *td,
2148                                    struct io_completion_data *icd)
2149 {
2150         int ddir;
2151
2152         if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
2153                 td->bytes_verified += icd->bytes_done[DDIR_READ];
2154                 return;
2155         }
2156
2157         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2158                 td->bytes_done[ddir] += icd->bytes_done[ddir];
2159 }
2160
2161 /*
2162  * Complete a single io_u for the sync engines.
2163  */
2164 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2165 {
2166         struct io_completion_data icd;
2167
2168         init_icd(td, &icd, 1);
2169         io_completed(td, &io_u, &icd);
2170
2171         if (io_u)
2172                 put_io_u(td, io_u);
2173
2174         if (icd.error) {
2175                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
2176                 return -1;
2177         }
2178
2179         io_u_update_bytes_done(td, &icd);
2180
2181         return 0;
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
2186  */
2187 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
2188 {
2189         struct io_completion_data icd;
2190         struct timespec *tvp = NULL;
2191         int ret;
2192         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
2193
2194         dprint(FD_IO, "io_u_queued_complete: min=%d\n", min_evts);
2195
2196         if (!min_evts)
2197                 tvp = &ts;
2198         else if (min_evts > td->cur_depth)
2199                 min_evts = td->cur_depth;
2200
2201         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
2202          * set incorrectly */
2203         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
2204         if (ret < 0) {
2205                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
2206                 return ret;
2207         } else if (!ret)
2208                 return ret;
2209
2210         init_icd(td, &icd, ret);
2211         ios_completed(td, &icd);
2212         if (icd.error) {
2213                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
2214                 return -1;
2215         }
2216
2217         io_u_update_bytes_done(td, &icd);
2218
2219         return ret;
2220 }
2221
2222 /*
2223  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
2224  */
2225 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2226 {
2227         if (!td->o.disable_slat && ramp_time_over(td) && td->o.stats) {
2228                 unsigned long slat_time;
2229
2230                 slat_time = ntime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
2231
2232                 if (td->parent)
2233                         td = td->parent;
2234
2235                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
2236                                 io_u->offset, io_u->ioprio);
2237         }
2238 }
2239
2240 /*
2241  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
2242  */
2243 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
2244 {
2245         unsigned int v;
2246         unsigned long long i;
2247
2248         if (!td->o.dedupe_percentage)
2249                 return &td->buf_state;
2250         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
2251                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
2252                 return &td->buf_state;
2253         }
2254
2255         v = rand_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
2256
2257         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
2258                 switch (td->o.dedupe_mode) {
2259                 case DEDUPE_MODE_REPEAT:
2260                         /*
2261                         * The caller advances the returned frand_state.
2262                         * A copy of prev should be returned instead since
2263                         * a subsequent intention to generate a deduped buffer
2264                         * might result in generating a unique one
2265                         */
2266                         frand_copy(&td->buf_state_ret, &td->buf_state_prev);
2267                         return &td->buf_state_ret;
2268                 case DEDUPE_MODE_WORKING_SET:
2269                         i = rand_between(&td->dedupe_working_set_index_state, 0, td->num_unique_pages - 1);
2270                         frand_copy(&td->buf_state_ret, &td->dedupe_working_set_states[i]);
2271                         return &td->buf_state_ret;
2272                 default:
2273                         log_err("unexpected dedupe mode %u\n", td->o.dedupe_mode);
2274                         assert(0);
2275                 }
2276
2277         return &td->buf_state;
2278 }
2279
2280 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
2281 {
2282         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
2283                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
2284         else if (rs == &td->buf_state)
2285                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
2286 }
2287
2288 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned long long min_write,
2289                     unsigned long long max_bs)
2290 {
2291         struct thread_options *o = &td->o;
2292
2293         if (o->mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
2294                 return;
2295
2296         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
2297                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
2298                 struct frand_state *rs = NULL;
2299                 unsigned long long left = max_bs;
2300                 unsigned long long this_write;
2301
2302                 do {
2303                         /*
2304                          * Buffers are either entirely dedupe-able or not.
2305                          * If we choose to dedup, the buffer should undergo
2306                          * the same manipulation as the original write. Which
2307                          * means we should retrack the steps we took for compression
2308                          * as well.
2309                          */
2310                         if (!rs)
2311                                 rs = get_buf_state(td);
2312
2313                         min_write = min(min_write, left);
2314
2315                         this_write = min_not_zero(min_write,
2316                                                 (unsigned long long) td->o.compress_chunk);
2317
2318                         fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2319                                 this_write, this_write,
2320                                 o->buffer_pattern,
2321                                 o->buffer_pattern_bytes);
2322
2323                         buf += this_write;
2324                         left -= this_write;
2325                         save_buf_state(td, rs);
2326                 } while (left);
2327         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2328                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2329         else if (o->zero_buffers)
2330                 memset(buf, 0, max_bs);
2331         else
2332                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2333 }
2334
2335 /*
2336  * "randomly" fill the buffer contents
2337  */
2338 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2339                       unsigned long long min_write, unsigned long long max_bs)
2340 {
2341         io_u->buf_filled_len = 0;
2342         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2343 }
2344
2345 static int do_sync_file_range(const struct thread_data *td,
2346                               struct fio_file *f)
2347 {
2348         uint64_t offset, nbytes;
2349
2350         offset = f->first_write;
2351         nbytes = f->last_write - f->first_write;
2352
2353         if (!nbytes)
2354                 return 0;
2355
2356         return sync_file_range(f->fd, offset, nbytes, td->o.sync_file_range);
2357 }
2358
2359 int do_io_u_sync(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2360 {
2361         int ret;
2362
2363         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
2364 #ifdef CONFIG_FCNTL_SYNC
2365                 ret = fcntl(io_u->file->fd, F_FULLFSYNC);
2366 #else
2367                 ret = fsync(io_u->file->fd);
2368 #endif
2369         } else if (io_u->ddir == DDIR_DATASYNC) {
2370 #ifdef CONFIG_FDATASYNC
2371                 ret = fdatasync(io_u->file->fd);
2372 #else
2373                 ret = io_u->xfer_buflen;
2374                 io_u->error = EINVAL;
2375 #endif
2376         } else if (io_u->ddir == DDIR_SYNC_FILE_RANGE)
2377                 ret = do_sync_file_range(td, io_u->file);
2378         else {
2379                 ret = io_u->xfer_buflen;
2380                 io_u->error = EINVAL;
2381         }
2382
2383         if (ret < 0)
2384                 io_u->error = errno;
2385
2386         return ret;
2387 }
2388
2389 int do_io_u_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2390 {
2391 #ifndef FIO_HAVE_TRIM
2392         io_u->error = EINVAL;
2393         return 0;
2394 #else
2395         struct fio_file *f = io_u->file;
2396         int ret;
2397
2398         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD) {
2399                 ret = zbd_do_io_u_trim(td, io_u);
2400                 if (ret == io_u_completed)
2401                         return io_u->xfer_buflen;
2402                 if (ret)
2403                         goto err;
2404         }
2405
2406         ret = os_trim(f, io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
2407         if (!ret)
2408                 return io_u->xfer_buflen;
2409
2410 err:
2411         io_u->error = ret;
2412         return 0;
2413 #endif
2414 }