Fio 3.15
[fio.git] / ioengines.c
index d3ee4b98e3dc3741c614ea366c2c21378c8405b8..aa4ccd2755c96f843d69333448795b0b16061723 100644 (file)
@@ -9,73 +9,65 @@
  * generic io engine that could be used for other projects.
  *
  */
-#include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>
 #include <string.h>
 #include <dlfcn.h>
+#include <fcntl.h>
 #include <assert.h>
 
 #include "fio.h"
+#include "diskutil.h"
+#include "zbd.h"
 
-static LIST_HEAD(engine_list);
+static FLIST_HEAD(engine_list);
 
-static int check_engine_ops(struct ioengine_ops *ops)
+static bool check_engine_ops(struct ioengine_ops *ops)
 {
        if (ops->version != FIO_IOOPS_VERSION) {
                log_err("bad ioops version %d (want %d)\n", ops->version,
                                                        FIO_IOOPS_VERSION);
-               return 1;
+               return true;
        }
 
        if (!ops->queue) {
                log_err("%s: no queue handler\n", ops->name);
-               return 1;
+               return true;
        }
 
        /*
         * sync engines only need a ->queue()
         */
        if (ops->flags & FIO_SYNCIO)
-               return 0;
+               return false;
 
-       if (!ops->event) {
-               log_err("%s: no event handler\n", ops->name);
-               return 1;
-       }
-       if (!ops->getevents) {
-               log_err("%s: no getevents handler\n", ops->name);
-               return 1;
-       }
-       if (!ops->queue) {
-               log_err("%s: no queue handler\n", ops->name);
-               return 1;
+       if (!ops->event || !ops->getevents) {
+               log_err("%s: no event/getevents handler\n", ops->name);
+               return true;
        }
 
-       return 0;
+       return false;
 }
 
 void unregister_ioengine(struct ioengine_ops *ops)
 {
        dprint(FD_IO, "ioengine %s unregistered\n", ops->name);
-       list_del(&ops->list);
-       INIT_LIST_HEAD(&ops->list);
+       flist_del_init(&ops->list);
 }
 
 void register_ioengine(struct ioengine_ops *ops)
 {
        dprint(FD_IO, "ioengine %s registered\n", ops->name);
-       INIT_LIST_HEAD(&ops->list);
-       list_add_tail(&ops->list, &engine_list);
+       flist_add_tail(&ops->list, &engine_list);
 }
 
 static struct ioengine_ops *find_ioengine(const char *name)
 {
        struct ioengine_ops *ops;
-       struct list_head *entry;
+       struct flist_head *entry;
 
-       list_for_each(entry, &engine_list) {
-               ops = list_entry(entry, struct ioengine_ops, list);
+       flist_for_each(entry, &engine_list) {
+               ops = flist_entry(entry, struct ioengine_ops, list);
                if (!strcmp(name, ops->name))
                        return ops;
        }
@@ -102,36 +94,79 @@ static struct ioengine_ops *dlopen_ioengine(struct thread_data *td,
         * Unlike the included modules, external engines should have a
         * non-static ioengine structure that we can reference.
         */
-       ops = dlsym(dlhandle, "ioengine");
+       ops = dlsym(dlhandle, engine_lib);
+       if (!ops)
+               ops = dlsym(dlhandle, "ioengine");
+
+       /*
+        * For some external engines (like C++ ones) it is not that trivial
+        * to provide a non-static ionengine structure that we can reference.
+        * Instead we call a method which allocates the required ioengine
+        * structure.
+        */
+       if (!ops) {
+               get_ioengine_t get_ioengine = dlsym(dlhandle, "get_ioengine");
+
+               if (get_ioengine)
+                       get_ioengine(&ops);
+       }
+
        if (!ops) {
                td_vmsg(td, -1, dlerror(), "dlsym");
                dlclose(dlhandle);
                return NULL;
        }
 
-       ops->dlhandle = dlhandle;
+       td->io_ops_dlhandle = dlhandle;
        return ops;
 }
 
-struct ioengine_ops *load_ioengine(struct thread_data *td, const char *name)
+static struct ioengine_ops *__load_ioengine(const char *name)
 {
-       struct ioengine_ops *ops, *ret;
-       char engine[16];
-
-       dprint(FD_IO, "load ioengine %s\n", name);
+       char engine[64];
 
+       engine[sizeof(engine) - 1] = '\0';
        strncpy(engine, name, sizeof(engine) - 1);
 
        /*
         * linux libaio has alias names, so convert to what we want
         */
-       if (!strncmp(engine, "linuxaio", 8) || !strncmp(engine, "aio", 3))
+       if (!strncmp(engine, "linuxaio", 8)) {
+               dprint(FD_IO, "converting ioengine name: %s -> libaio\n", name);
                strcpy(engine, "libaio");
+       }
+
+       dprint(FD_IO, "load ioengine %s\n", engine);
+       return find_ioengine(engine);
+}
+
+struct ioengine_ops *load_ioengine(struct thread_data *td)
+{
+       struct ioengine_ops *ops = NULL;
+       const char *name;
+
+       /*
+        * Use ->ioengine_so_path if an external ioengine path is specified.
+        * In this case, ->ioengine is "external" which also means the prefix
+        * for external ioengines "external:" is properly used.
+        */
+       name = td->o.ioengine_so_path ?: td->o.ioengine;
 
-       ops = find_ioengine(engine);
+       /*
+        * Try to load ->ioengine first, and if failed try to dlopen(3) either
+        * ->ioengine or ->ioengine_so_path.  This is redundant for an external
+        * ioengine with prefix, and also leaves the possibility of unexpected
+        * behavior (e.g. if the "external" ioengine exists), but we do this
+        * so as not to break job files not using the prefix.
+        */
+       ops = __load_ioengine(td->o.ioengine);
        if (!ops)
                ops = dlopen_ioengine(td, name);
 
+       /*
+        * If ops is NULL, we failed to load ->ioengine, and also failed to
+        * dlopen(3) either ->ioengine or ->ioengine_so_path as a path.
+        */
        if (!ops) {
                log_err("fio: engine %s not loadable\n", name);
                return NULL;
@@ -143,25 +178,40 @@ struct ioengine_ops *load_ioengine(struct thread_data *td, const char *name)
        if (check_engine_ops(ops))
                return NULL;
 
-       ret = malloc(sizeof(*ret));
-       memcpy(ret, ops, sizeof(*ret));
-       ret->data = NULL;
+       return ops;
+}
 
-       return ret;
+/*
+ * For cleaning up an ioengine which never made it to init().
+ */
+void free_ioengine(struct thread_data *td)
+{
+       dprint(FD_IO, "free ioengine %s\n", td->io_ops->name);
+
+       if (td->eo && td->io_ops->options) {
+               options_free(td->io_ops->options, td->eo);
+               free(td->eo);
+               td->eo = NULL;
+       }
+
+       if (td->io_ops_dlhandle) {
+               dlclose(td->io_ops_dlhandle);
+               td->io_ops_dlhandle = NULL;
+       }
+
+       td->io_ops = NULL;
 }
 
 void close_ioengine(struct thread_data *td)
 {
        dprint(FD_IO, "close ioengine %s\n", td->io_ops->name);
 
-       if (td->io_ops->cleanup)
+       if (td->io_ops->cleanup) {
                td->io_ops->cleanup(td);
+               td->io_ops_data = NULL;
+       }
 
-       if (td->io_ops->dlhandle)
-               dlclose(td->io_ops->dlhandle);
-
-       free(td->io_ops);
-       td->io_ops = NULL;
+       free_ioengine(td);
 }
 
 int td_io_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
@@ -174,7 +224,8 @@ int td_io_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        if (td->io_ops->prep) {
                int ret = td->io_ops->prep(td, io_u);
 
-               dprint(FD_IO, "->prep(%p)=%d\n", io_u, ret);
+               dprint(FD_IO, "prep: io_u %p: ret=%d\n", io_u, ret);
+
                if (ret)
                        unlock_file(td, io_u->file);
                return ret;
@@ -184,92 +235,174 @@ int td_io_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 }
 
 int td_io_getevents(struct thread_data *td, unsigned int min, unsigned int max,
-                   struct timespec *t)
+                   const struct timespec *t)
 {
        int r = 0;
 
+       /*
+        * For ioengine=rdma one side operation RDMA_WRITE or RDMA_READ,
+        * server side gets a message from the client
+        * side that the task is finished, and
+        * td->done is set to 1 after td_io_commit(). In this case,
+        * there is no need to reap complete event in server side.
+        */
+       if (td->done)
+               return 0;
+
        if (min > 0 && td->io_ops->commit) {
                r = td->io_ops->commit(td);
                if (r < 0)
                        goto out;
        }
+       if (max > td->cur_depth)
+               max = td->cur_depth;
+       if (min > max)
+               max = min;
 
        r = 0;
-       if (td->io_ops->getevents)
+       if (max && td->io_ops->getevents)
                r = td->io_ops->getevents(td, min, max, t);
 out:
+       if (r >= 0) {
+               /*
+                * Reflect that our submitted requests were retrieved with
+                * whatever OS async calls are in the underlying engine.
+                */
+               td->io_u_in_flight -= r;
+               io_u_mark_complete(td, r);
+       } else
+               td_verror(td, r, "get_events");
+
        dprint(FD_IO, "getevents: %d\n", r);
        return r;
 }
 
-int td_io_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+enum fio_q_status td_io_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       int ret;
+       const enum fio_ddir ddir = acct_ddir(io_u);
+       unsigned long long buflen = io_u->xfer_buflen;
+       enum fio_q_status ret;
 
        dprint_io_u(io_u, "queue");
        fio_ro_check(td, io_u);
 
        assert((io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) == 0);
-       io_u->flags |= IO_U_F_FLIGHT;
+       io_u_set(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
+
+       /*
+        * If overlap checking was enabled in offload mode we
+        * can release this lock that was acquired when we
+        * started the overlap check because the IO_U_F_FLIGHT
+        * flag is now set
+        */
+       if (td_offload_overlap(td))
+               pthread_mutex_unlock(&overlap_check);
 
-       assert(io_u->file->flags & FIO_FILE_OPEN);
+       assert(fio_file_open(io_u->file));
+
+       /*
+        * If using a write iolog, store this entry.
+        */
+       log_io_u(td, io_u);
 
        io_u->error = 0;
        io_u->resid = 0;
 
-       if (td->io_ops->flags & FIO_SYNCIO) {
-               fio_gettime(&io_u->issue_time, NULL);
-               memcpy(&td->last_issue, &io_u->issue_time,
-                                       sizeof(struct timeval));
+       if (td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO) ||
+               (td_ioengine_flagged(td, FIO_ASYNCIO_SYNC_TRIM) && 
+               io_u->ddir == DDIR_TRIM)) {
+               if (fio_fill_issue_time(td))
+                       fio_gettime(&io_u->issue_time, NULL);
 
                /*
-                * for a sync engine, set the timeout upfront
+                * only used for iolog
                 */
-               if (mtime_since(&td->timeout_end, &io_u->issue_time)
-                   < IO_U_TIMEOUT)
-                       io_u_set_timeout(td);
+               if (td->o.read_iolog_file)
+                       memcpy(&td->last_issue, &io_u->issue_time,
+                                       sizeof(io_u->issue_time));
        }
 
-       if (io_u->ddir != DDIR_SYNC)
-               td->io_issues[io_u->ddir]++;
+       if (ddir_rw(ddir)) {
+               if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST)) {
+                       td->io_issues[ddir]++;
+                       td->io_issue_bytes[ddir] += buflen;
+               }
+               td->rate_io_issue_bytes[ddir] += buflen;
+       }
 
        ret = td->io_ops->queue(td, io_u);
+       zbd_queue_io_u(io_u, ret);
 
        unlock_file(td, io_u->file);
 
+       if (ret == FIO_Q_BUSY && ddir_rw(ddir)) {
+               td->io_issues[ddir]--;
+               td->io_issue_bytes[ddir] -= buflen;
+               td->rate_io_issue_bytes[ddir] -= buflen;
+               io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
+       }
+
+       /*
+        * If an error was seen and the io engine didn't propagate it
+        * back to 'td', do so.
+        */
+       if (io_u->error && !td->error)
+               td_verror(td, io_u->error, "td_io_queue");
+
+       /*
+        * Add warning for O_DIRECT so that users have an easier time
+        * spotting potentially bad alignment. If this triggers for the first
+        * IO, then it's likely an alignment problem or because the host fs
+        * does not support O_DIRECT
+        */
+       if (io_u->error == EINVAL && td->io_issues[io_u->ddir & 1] == 1 &&
+           td->o.odirect) {
+
+               log_info("fio: first direct IO errored. File system may not "
+                        "support direct IO, or iomem_align= is bad, or "
+                        "invalid block size. Try setting direct=0.\n");
+       }
+
+       if (zbd_unaligned_write(io_u->error) &&
+           td->io_issues[io_u->ddir & 1] == 1 &&
+           td->o.zone_mode != ZONE_MODE_ZBD) {
+               log_info("fio: first I/O failed. If %s is a zoned block device, consider --zonemode=zbd\n",
+                        io_u->file->file_name);
+       }
+
+       if (!td->io_ops->commit) {
+               io_u_mark_submit(td, 1);
+               io_u_mark_complete(td, 1);
+               zbd_put_io_u(io_u);
+       }
+
        if (ret == FIO_Q_COMPLETED) {
-               if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
+               if (ddir_rw(io_u->ddir) || ddir_sync(io_u->ddir)) {
                        io_u_mark_depth(td, 1);
                        td->ts.total_io_u[io_u->ddir]++;
                }
        } else if (ret == FIO_Q_QUEUED) {
-               int r;
+               td->io_u_queued++;
 
-               if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
-                       td->io_u_queued++;
+               if (ddir_rw(io_u->ddir) || ddir_sync(io_u->ddir))
                        td->ts.total_io_u[io_u->ddir]++;
-               }
 
-               if (td->io_u_queued >= td->o.iodepth_batch) {
-                       r = td_io_commit(td);
-                       if (r < 0)
-                               return r;
-               }
+               if (td->io_u_queued >= td->o.iodepth_batch)
+                       td_io_commit(td);
        }
 
-       if ((td->io_ops->flags & FIO_SYNCIO) == 0) {
-               fio_gettime(&io_u->issue_time, NULL);
-               memcpy(&td->last_issue, &io_u->issue_time,
-                               sizeof(struct timeval));
+       if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO) &&
+               (!td_ioengine_flagged(td, FIO_ASYNCIO_SYNC_TRIM) ||
+                io_u->ddir != DDIR_TRIM)) {
+               if (fio_fill_issue_time(td))
+                       fio_gettime(&io_u->issue_time, NULL);
 
                /*
-                * async engine, set the timeout here
+                * only used for iolog
                 */
-               if (ret == FIO_Q_QUEUED &&
-                   (mtime_since(&td->timeout_end, &io_u->issue_time)
-                       < IO_U_TIMEOUT)) {
-                       io_u_set_timeout(td);
-               }
+               if (td->o.read_iolog_file)
+                       memcpy(&td->last_issue, &io_u->issue_time,
+                                       sizeof(io_u->issue_time));
        }
 
        return ret;
@@ -281,33 +414,58 @@ int td_io_init(struct thread_data *td)
 
        if (td->io_ops->init) {
                ret = td->io_ops->init(td);
-               if (ret && td->o.iodepth > 1) {
-                       log_err("fio: io engine init failed. Perhaps try"
-                               " reducing io depth?\n");
-               }
+               if (ret)
+                       log_err("fio: io engine %s init failed.%s\n",
+                               td->io_ops->name,
+                               td->o.iodepth > 1 ?
+                               " Perhaps try reducing io depth?" : "");
+               else
+                       td->io_ops_init = 1;
+               if (!td->error)
+                       td->error = ret;
        }
 
        return ret;
 }
 
-int td_io_commit(struct thread_data *td)
+void td_io_commit(struct thread_data *td)
 {
+       int ret;
+
        dprint(FD_IO, "calling ->commit(), depth %d\n", td->cur_depth);
 
        if (!td->cur_depth || !td->io_u_queued)
-               return 0;
+               return;
 
        io_u_mark_depth(td, td->io_u_queued);
-       td->io_u_queued = 0;
 
-       if (td->io_ops->commit)
-               return td->io_ops->commit(td);
+       if (td->io_ops->commit) {
+               ret = td->io_ops->commit(td);
+               if (ret)
+                       td_verror(td, -ret, "io commit");
+       }
 
-       return 0;
+       /*
+        * Reflect that events were submitted as async IO requests.
+        */
+       td->io_u_in_flight += td->io_u_queued;
+       td->io_u_queued = 0;
 }
 
 int td_io_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
+       if (fio_file_closing(f)) {
+               /*
+                * Open translates to undo closing.
+                */
+               fio_file_clear_closing(f);
+               get_file(f);
+               return 0;
+       }
+       assert(!fio_file_open(f));
+       assert(f->fd == -1);
+       assert(td->io_ops->open_file);
+
        if (td->io_ops->open_file(td, f)) {
                if (td->error == EINVAL && td->o.odirect)
                        log_err("fio: destination does not support O_DIRECT\n");
@@ -317,9 +475,19 @@ int td_io_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
                                                        td->o.nr_files);
                }
 
+               assert(f->fd == -1);
+               assert(!fio_file_open(f));
                return 1;
        }
 
+       fio_file_reset(td, f);
+       fio_file_set_open(f);
+       fio_file_clear_closing(f);
+       disk_util_inc(f->du);
+
+       td->nr_open_files++;
+       get_file(f);
+
        if (f->filetype == FIO_TYPE_PIPE) {
                if (td_random(td)) {
                        log_err("fio: can't seek on pipes (no random io)\n");
@@ -327,41 +495,67 @@ int td_io_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
                }
        }
 
-       f->last_free_lookup = 0;
-       f->last_pos = f->file_offset;
-       f->flags |= FIO_FILE_OPEN;
-       f->flags &= ~FIO_FILE_CLOSING;
-
-       if (td->io_ops->flags & FIO_DISKLESSIO)
+       if (td_ioengine_flagged(td, FIO_DISKLESSIO))
                goto done;
 
        if (td->o.invalidate_cache && file_invalidate_cache(td, f))
                goto err;
 
-       if (td->o.fadvise_hint &&
-           (f->filetype == FIO_TYPE_BD || f->filetype == FIO_TYPE_FILE)) {
+       if (td->o.fadvise_hint != F_ADV_NONE &&
+           (f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK || f->filetype == FIO_TYPE_FILE)) {
                int flags;
 
-               if (td_random(td))
+               if (td->o.fadvise_hint == F_ADV_TYPE) {
+                       if (td_random(td))
+                               flags = POSIX_FADV_RANDOM;
+                       else
+                               flags = POSIX_FADV_SEQUENTIAL;
+               } else if (td->o.fadvise_hint == F_ADV_RANDOM)
                        flags = POSIX_FADV_RANDOM;
-               else
+               else if (td->o.fadvise_hint == F_ADV_SEQUENTIAL)
                        flags = POSIX_FADV_SEQUENTIAL;
+               else {
+                       log_err("fio: unknown fadvise type %d\n",
+                                                       td->o.fadvise_hint);
+                       flags = POSIX_FADV_NORMAL;
+               }
 
-               if (fadvise(f->fd, f->file_offset, f->io_size, flags) < 0) {
-                       td_verror(td, errno, "fadvise");
+               if (posix_fadvise(f->fd, f->file_offset, f->io_size, flags) < 0) {
+                       if (!fio_did_warn(FIO_WARN_FADVISE))
+                               log_err("fio: fadvise hint failed\n");
+               }
+       }
+#ifdef FIO_HAVE_WRITE_HINT
+       if (fio_option_is_set(&td->o, write_hint) &&
+           (f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK || f->filetype == FIO_TYPE_FILE)) {
+               uint64_t hint = td->o.write_hint;
+               int cmd;
+
+               /*
+                * For direct IO, we just need/want to set the hint on
+                * the file descriptor. For buffered IO, we need to set
+                * it on the inode.
+                */
+               if (td->o.odirect)
+                       cmd = F_SET_FILE_RW_HINT;
+               else
+                       cmd = F_SET_RW_HINT;
+
+               if (fcntl(f->fd, cmd, &hint) < 0) {
+                       td_verror(td, errno, "fcntl write hint");
                        goto err;
                }
        }
+#endif
 
-       if (f->file_map)
-               memset(f->file_map, 0, f->num_maps * sizeof(long));
+       if (td->o.odirect && !OS_O_DIRECT && fio_set_directio(td, f))
+               goto err;
 
 done:
        log_file(td, f, FIO_LOG_OPEN_FILE);
-       td->nr_open_files++;
-       get_file(f);
        return 0;
 err:
+       disk_util_dec(f->du);
        if (td->io_ops->close_file)
                td->io_ops->close_file(td, f);
        return 1;
@@ -369,15 +563,76 @@ err:
 
 int td_io_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
-       if (!(f->flags & FIO_FILE_CLOSING))
+       if (!fio_file_closing(f))
                log_file(td, f, FIO_LOG_CLOSE_FILE);
 
        /*
         * mark as closing, do real close when last io on it has completed
         */
-       f->flags |= FIO_FILE_CLOSING;
-
-       unlock_file_all(td, f);
+       fio_file_set_closing(f);
 
        return put_file(td, f);
 }
+
+int td_io_unlink_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+{
+       if (td->io_ops->unlink_file)
+               return td->io_ops->unlink_file(td, f);
+       else {
+               int ret;
+
+               ret = unlink(f->file_name);
+               if (ret < 0)
+                       return errno;
+
+               return 0;
+       }
+}
+
+int td_io_get_file_size(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+{
+       if (!td->io_ops->get_file_size)
+               return 0;
+
+       return td->io_ops->get_file_size(td, f);
+}
+
+int fio_show_ioengine_help(const char *engine)
+{
+       struct flist_head *entry;
+       struct thread_data td;
+       struct ioengine_ops *io_ops;
+       char *sep;
+       int ret = 1;
+
+       if (!engine || !*engine) {
+               log_info("Available IO engines:\n");
+               flist_for_each(entry, &engine_list) {
+                       io_ops = flist_entry(entry, struct ioengine_ops, list);
+                       log_info("\t%s\n", io_ops->name);
+               }
+               return 0;
+       }
+       sep = strchr(engine, ',');
+       if (sep) {
+               *sep = 0;
+               sep++;
+       }
+
+       memset(&td, 0, sizeof(struct thread_data));
+       td.o.ioengine = (char *)engine;
+       io_ops = load_ioengine(&td);
+
+       if (!io_ops) {
+               log_info("IO engine %s not found\n", engine);
+               return 1;
+       }
+
+       if (io_ops->options)
+               ret = show_cmd_help(io_ops->options, sep);
+       else
+               log_info("IO engine %s has no options\n", io_ops->name);
+
+       free_ioengine(&td);
+       return ret;
+}