engines/io_uring.c

   1 /*
   2  * io_uring engine
   3  *
   4  * IO engine using the new native Linux aio io_uring interface. See:
   5  *
   6  * http://git.kernel.dk/cgit/linux-block/log/?h=io_uring
   7  *
   8  */
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <unistd.h>
  11 #include <errno.h>
  12 #include <sys/time.h>
  13 #include <sys/resource.h>
  14
  15 #include "../fio.h"
  16 #include "../lib/pow2.h"
  17 #include "../optgroup.h"
  18 #include "../lib/memalign.h"
  19 #include "../lib/fls.h"
  20 #include "../lib/roundup.h"
  21
  22 #ifdef ARCH_HAVE_IOURING
  23
  24 #include "../lib/types.h"
  25 #include "../os/linux/io_uring.h"
  26
  27 struct io_sq_ring {
  28         unsigned *head;
  29         unsigned *tail;
  30         unsigned *ring_mask;
  31         unsigned *ring_entries;
  32         unsigned *flags;
  33         unsigned *array;
  34 };
  35
  36 struct io_cq_ring {
  37         unsigned *head;
  38         unsigned *tail;
  39         unsigned *ring_mask;
  40         unsigned *ring_entries;
  41         struct io_uring_cqe *cqes;
  42 };
  43
  44 struct ioring_mmap {
  45         void *ptr;
  46         size_t len;
  47 };
  48
  49 struct ioring_data {
  50         int ring_fd;
  51
  52         struct io_u **io_u_index;
  53
  54         int *fds;
  55
  56         struct io_sq_ring sq_ring;
  57         struct io_uring_sqe *sqes;
  58         struct iovec *iovecs;
  59         unsigned sq_ring_mask;
  60
  61         struct io_cq_ring cq_ring;
  62         unsigned cq_ring_mask;
  63
  64         int queued;
  65         int cq_ring_off;
  66         unsigned iodepth;
  67         bool ioprio_class_set;
  68         bool ioprio_set;
  69         int prepped;
  70
  71         struct ioring_mmap mmap[3];
  72 };
  73
  74 struct ioring_options {
  75         void *pad;
  76         unsigned int hipri;
  77         unsigned int cmdprio_percentage;
  78         unsigned int fixedbufs;
  79         unsigned int registerfiles;
  80         unsigned int sqpoll_thread;
  81         unsigned int sqpoll_set;
  82         unsigned int sqpoll_cpu;
  83         unsigned int nonvectored;
  84         unsigned int uncached;
  85         unsigned int nowait;
  86         unsigned int force_async;
  87 };
  88
  89 static const int ddir_to_op[2][2] = {
  90         { IORING_OP_READV, IORING_OP_READ },
  91         { IORING_OP_WRITEV, IORING_OP_WRITE }
  92 };
  93
  94 static const int fixed_ddir_to_op[2] = {
  95         IORING_OP_READ_FIXED,
  96         IORING_OP_WRITE_FIXED
  97 };
  98
  99 static int fio_ioring_sqpoll_cb(void *data, unsigned long long *val)
 100 {
 101         struct ioring_options *o = data;
 102
 103         o->sqpoll_cpu = *val;
 104         o->sqpoll_set = 1;
 105         return 0;
 106 }
 107
 108 static struct fio_option options[] = {
 109         {
 110                 .name   = "hipri",
 111                 .lname  = "High Priority",
 112                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 113                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, hipri),
 114                 .help   = "Use polled IO completions",
 115                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 116                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 117         },
 118 #ifdef FIO_HAVE_IOPRIO_CLASS
 119         {
 120                 .name   = "cmdprio_percentage",
 121                 .lname  = "high priority percentage",
 122                 .type   = FIO_OPT_INT,
 123                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, cmdprio_percentage),
 124                 .minval = 1,
 125                 .maxval = 100,
 126                 .help   = "Send high priority I/O this percentage of the time",
 127                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 128                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 129         },
 130 #else
 131         {
 132                 .name   = "cmdprio_percentage",
 133                 .lname  = "high priority percentage",
 134                 .type   = FIO_OPT_UNSUPPORTED,
 135                 .help   = "Your platform does not support I/O priority classes",
 136         },
 137 #endif
 138         {
 139                 .name   = "fixedbufs",
 140                 .lname  = "Fixed (pre-mapped) IO buffers",
 141                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 142                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, fixedbufs),
 143                 .help   = "Pre map IO buffers",
 144                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 145                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 146         },
 147         {
 148                 .name   = "registerfiles",
 149                 .lname  = "Register file set",
 150                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 151                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, registerfiles),
 152                 .help   = "Pre-open/register files",
 153                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 154                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 155         },
 156         {
 157                 .name   = "sqthread_poll",
 158                 .lname  = "Kernel SQ thread polling",
 159                 .type   = FIO_OPT_INT,
 160                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, sqpoll_thread),
 161                 .help   = "Offload submission/completion to kernel thread",
 162                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 163                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 164         },
 165         {
 166                 .name   = "sqthread_poll_cpu",
 167                 .lname  = "SQ Thread Poll CPU",
 168                 .type   = FIO_OPT_INT,
 169                 .cb     = fio_ioring_sqpoll_cb,
 170                 .help   = "What CPU to run SQ thread polling on",
 171                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 172                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 173         },
 174         {
 175                 .name   = "nonvectored",
 176                 .lname  = "Non-vectored",
 177                 .type   = FIO_OPT_INT,
 178                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, nonvectored),
 179                 .def    = "-1",
 180                 .help   = "Use non-vectored read/write commands",
 181                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 182                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 183         },
 184         {
 185                 .name   = "uncached",
 186                 .lname  = "Uncached",
 187                 .type   = FIO_OPT_INT,
 188                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, uncached),
 189                 .help   = "Use RWF_UNCACHED for buffered read/writes",
 190                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 191                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 192         },
 193         {
 194                 .name   = "nowait",
 195                 .lname  = "RWF_NOWAIT",
 196                 .type   = FIO_OPT_BOOL,
 197                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, nowait),
 198                 .help   = "Use RWF_NOWAIT for reads/writes",
 199                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 200                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 201         },
 202         {
 203                 .name   = "force_async",
 204                 .lname  = "Force async",
 205                 .type   = FIO_OPT_INT,
 206                 .off1   = offsetof(struct ioring_options, force_async),
 207                 .help   = "Set IOSQE_ASYNC every N requests",
 208                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 209                 .group  = FIO_OPT_G_IOURING,
 210         },
 211         {
 212                 .name   = NULL,
 213         },
 214 };
 215
 216 static int io_uring_enter(struct ioring_data *ld, unsigned int to_submit,
 217                          unsigned int min_complete, unsigned int flags)
 218 {
 219         return syscall(__NR_io_uring_enter, ld->ring_fd, to_submit,
 220                         min_complete, flags, NULL, 0);
 221 }
 222
 223 static int fio_ioring_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 224 {
 225         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 226         struct ioring_options *o = td->eo;
 227         struct fio_file *f = io_u->file;
 228         struct io_uring_sqe *sqe;
 229
 230         sqe = &ld->sqes[io_u->index];
 231
 232         if (o->registerfiles) {
 233                 sqe->fd = f->engine_pos;
 234                 sqe->flags = IOSQE_FIXED_FILE;
 235         } else {
 236                 sqe->fd = f->fd;
 237         }
 238
 239         if (io_u->ddir == DDIR_READ || io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
 240                 if (o->fixedbufs) {
 241                         sqe->opcode = fixed_ddir_to_op[io_u->ddir];
 242                         sqe->addr = (unsigned long) io_u->xfer_buf;
 243                         sqe->len = io_u->xfer_buflen;
 244                         sqe->buf_index = io_u->index;
 245                 } else {
 246                         struct iovec *iov = &ld->iovecs[io_u->index];
 247
 248                         /*
 249                          * Update based on actual io_u, requeue could have
 250                          * adjusted these
 251                          */
 252                         iov->iov_base = io_u->xfer_buf;
 253                         iov->iov_len = io_u->xfer_buflen;
 254
 255                         sqe->opcode = ddir_to_op[io_u->ddir][!!o->nonvectored];
 256                         if (o->nonvectored) {
 257                                 sqe->addr = (unsigned long) iov->iov_base;
 258                                 sqe->len = iov->iov_len;
 259                         } else {
 260                                 sqe->addr = (unsigned long) iov;
 261                                 sqe->len = 1;
 262                         }
 263                 }
 264                 if (!td->o.odirect && o->uncached)
 265                         sqe->rw_flags = RWF_UNCACHED;
 266                 if (o->nowait)
 267                         sqe->rw_flags |= RWF_NOWAIT;
 268                 if (ld->ioprio_class_set)
 269                         sqe->ioprio = td->o.ioprio_class << 13;
 270                 if (ld->ioprio_set)
 271                         sqe->ioprio |= td->o.ioprio;
 272                 sqe->off = io_u->offset;
 273                 sqe->rw_flags = 0;
 274         } else if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
 275                 sqe->ioprio = 0;
 276                 if (io_u->ddir == DDIR_SYNC_FILE_RANGE) {
 277                         sqe->off = f->first_write;
 278                         sqe->len = f->last_write - f->first_write;
 279                         sqe->sync_range_flags = td->o.sync_file_range;
 280                         sqe->opcode = IORING_OP_SYNC_FILE_RANGE;
 281                 } else {
 282                         sqe->off = 0;
 283                         sqe->addr = 0;
 284                         sqe->len = 0;
 285                         if (io_u->ddir == DDIR_DATASYNC)
 286                                 sqe->fsync_flags |= IORING_FSYNC_DATASYNC;
 287                         sqe->opcode = IORING_OP_FSYNC;
 288                 }
 289         }
 290
 291         if (o->force_async && ++ld->prepped == o->force_async) {
 292                 ld->prepped = 0;
 293                 sqe->flags |= IOSQE_ASYNC;
 294         }
 295
 296         sqe->user_data = (unsigned long) io_u;
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 static struct io_u *fio_ioring_event(struct thread_data *td, int event)
 301 {
 302         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 303         struct io_uring_cqe *cqe;
 304         struct io_u *io_u;
 305         unsigned index;
 306
 307         index = (event + ld->cq_ring_off) & ld->cq_ring_mask;
 308
 309         cqe = &ld->cq_ring.cqes[index];
 310         io_u = (struct io_u *) (uintptr_t) cqe->user_data;
 311
 312         if (cqe->res != io_u->xfer_buflen) {
 313                 if (cqe->res > io_u->xfer_buflen)
 314                         io_u->error = -cqe->res;
 315                 else
 316                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - cqe->res;
 317         } else
 318                 io_u->error = 0;
 319
 320         return io_u;
 321 }
 322
 323 static int fio_ioring_cqring_reap(struct thread_data *td, unsigned int events,
 324                                    unsigned int max)
 325 {
 326         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 327         struct io_cq_ring *ring = &ld->cq_ring;
 328         unsigned head, reaped = 0;
 329
 330         head = *ring->head;
 331         do {
 332                 if (head == atomic_load_acquire(ring->tail))
 333                         break;
 334                 reaped++;
 335                 head++;
 336         } while (reaped + events < max);
 337
 338         if (reaped)
 339                 atomic_store_release(ring->head, head);
 340
 341         return reaped;
 342 }
 343
 344 static int fio_ioring_getevents(struct thread_data *td, unsigned int min,
 345                                 unsigned int max, const struct timespec *t)
 346 {
 347         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 348         unsigned actual_min = td->o.iodepth_batch_complete_min == 0 ? 0 : min;
 349         struct ioring_options *o = td->eo;
 350         struct io_cq_ring *ring = &ld->cq_ring;
 351         unsigned events = 0;
 352         int r;
 353
 354         ld->cq_ring_off = *ring->head;
 355         do {
 356                 r = fio_ioring_cqring_reap(td, events, max);
 357                 if (r) {
 358                         events += r;
 359                         if (actual_min != 0)
 360                                 actual_min -= r;
 361                         continue;
 362                 }
 363
 364                 if (!o->sqpoll_thread) {
 365                         r = io_uring_enter(ld, 0, actual_min,
 366                                                 IORING_ENTER_GETEVENTS);
 367                         if (r < 0) {
 368                                 if (errno == EAGAIN || errno == EINTR)
 369                                         continue;
 370                                 td_verror(td, errno, "io_uring_enter");
 371                                 break;
 372                         }
 373                 }
 374         } while (events < min);
 375
 376         return r < 0 ? r : events;
 377 }
 378
 379 static void fio_ioring_prio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 380 {
 381         struct ioring_options *o = td->eo;
 382         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 383         if (rand_between(&td->prio_state, 0, 99) < o->cmdprio_percentage) {
 384                 ld->sqes[io_u->index].ioprio = IOPRIO_CLASS_RT << IOPRIO_CLASS_SHIFT;
 385                 io_u->flags |= IO_U_F_PRIORITY;
 386         }
 387         return;
 388 }
 389
 390 static enum fio_q_status fio_ioring_queue(struct thread_data *td,
 391                                           struct io_u *io_u)
 392 {
 393         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 394         struct io_sq_ring *ring = &ld->sq_ring;
 395         struct ioring_options *o = td->eo;
 396         unsigned tail, next_tail;
 397
 398         fio_ro_check(td, io_u);
 399
 400         if (ld->queued == ld->iodepth)
 401                 return FIO_Q_BUSY;
 402
 403         if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
 404                 if (ld->queued)
 405                         return FIO_Q_BUSY;
 406
 407                 do_io_u_trim(td, io_u);
 408                 io_u_mark_submit(td, 1);
 409                 io_u_mark_complete(td, 1);
 410                 return FIO_Q_COMPLETED;
 411         }
 412
 413         tail = *ring->tail;
 414         next_tail = tail + 1;
 415         if (next_tail == atomic_load_acquire(ring->head))
 416                 return FIO_Q_BUSY;
 417
 418         if (o->cmdprio_percentage)
 419                 fio_ioring_prio_prep(td, io_u);
 420         ring->array[tail & ld->sq_ring_mask] = io_u->index;
 421         atomic_store_release(ring->tail, next_tail);
 422
 423         ld->queued++;
 424         return FIO_Q_QUEUED;
 425 }
 426
 427 static void fio_ioring_queued(struct thread_data *td, int start, int nr)
 428 {
 429         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 430         struct timespec now;
 431
 432         if (!fio_fill_issue_time(td))
 433                 return;
 434
 435         fio_gettime(&now, NULL);
 436
 437         while (nr--) {
 438                 struct io_sq_ring *ring = &ld->sq_ring;
 439                 int index = ring->array[start & ld->sq_ring_mask];
 440                 struct io_u *io_u = ld->io_u_index[index];
 441
 442                 memcpy(&io_u->issue_time, &now, sizeof(now));
 443                 io_u_queued(td, io_u);
 444
 445                 start++;
 446         }
 447 }
 448
 449 static int fio_ioring_commit(struct thread_data *td)
 450 {
 451         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 452         struct ioring_options *o = td->eo;
 453         int ret;
 454
 455         if (!ld->queued)
 456                 return 0;
 457
 458         /*
 459          * Kernel side does submission. just need to check if the ring is
 460          * flagged as needing a kick, if so, call io_uring_enter(). This
 461          * only happens if we've been idle too long.
 462          */
 463         if (o->sqpoll_thread) {
 464                 struct io_sq_ring *ring = &ld->sq_ring;
 465                 unsigned flags;
 466
 467                 flags = atomic_load_acquire(ring->flags);
 468                 if (flags & IORING_SQ_NEED_WAKEUP)
 469                         io_uring_enter(ld, ld->queued, 0,
 470                                         IORING_ENTER_SQ_WAKEUP);
 471                 ld->queued = 0;
 472                 return 0;
 473         }
 474
 475         do {
 476                 unsigned start = *ld->sq_ring.head;
 477                 long nr = ld->queued;
 478
 479                 ret = io_uring_enter(ld, nr, 0, IORING_ENTER_GETEVENTS);
 480                 if (ret > 0) {
 481                         fio_ioring_queued(td, start, ret);
 482                         io_u_mark_submit(td, ret);
 483
 484                         ld->queued -= ret;
 485                         ret = 0;
 486                 } else if (!ret) {
 487                         io_u_mark_submit(td, ret);
 488                         continue;
 489                 } else {
 490                         if (errno == EAGAIN || errno == EINTR) {
 491                                 ret = fio_ioring_cqring_reap(td, 0, ld->queued);
 492                                 if (ret)
 493                                         continue;
 494                                 /* Shouldn't happen */
 495                                 usleep(1);
 496                                 continue;
 497                         }
 498                         td_verror(td, errno, "io_uring_enter submit");
 499                         break;
 500                 }
 501         } while (ld->queued);
 502
 503         return ret;
 504 }
 505
 506 static void fio_ioring_unmap(struct ioring_data *ld)
 507 {
 508         int i;
 509
 510         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ld->mmap); i++)
 511                 munmap(ld->mmap[i].ptr, ld->mmap[i].len);
 512         close(ld->ring_fd);
 513 }
 514
 515 static void fio_ioring_cleanup(struct thread_data *td)
 516 {
 517         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 518
 519         if (ld) {
 520                 if (!(td->flags & TD_F_CHILD))
 521                         fio_ioring_unmap(ld);
 522
 523                 free(ld->io_u_index);
 524                 free(ld->iovecs);
 525                 free(ld->fds);
 526                 free(ld);
 527         }
 528 }
 529
 530 static int fio_ioring_mmap(struct ioring_data *ld, struct io_uring_params *p)
 531 {
 532         struct io_sq_ring *sring = &ld->sq_ring;
 533         struct io_cq_ring *cring = &ld->cq_ring;
 534         void *ptr;
 535
 536         ld->mmap[0].len = p->sq_off.array + p->sq_entries * sizeof(__u32);
 537         ptr = mmap(0, ld->mmap[0].len, PROT_READ | PROT_WRITE,
 538                         MAP_SHARED | MAP_POPULATE, ld->ring_fd,
 539                         IORING_OFF_SQ_RING);
 540         ld->mmap[0].ptr = ptr;
 541         sring->head = ptr + p->sq_off.head;
 542         sring->tail = ptr + p->sq_off.tail;
 543         sring->ring_mask = ptr + p->sq_off.ring_mask;
 544         sring->ring_entries = ptr + p->sq_off.ring_entries;
 545         sring->flags = ptr + p->sq_off.flags;
 546         sring->array = ptr + p->sq_off.array;
 547         ld->sq_ring_mask = *sring->ring_mask;
 548
 549         ld->mmap[1].len = p->sq_entries * sizeof(struct io_uring_sqe);
 550         ld->sqes = mmap(0, ld->mmap[1].len, PROT_READ | PROT_WRITE,
 551                                 MAP_SHARED | MAP_POPULATE, ld->ring_fd,
 552                                 IORING_OFF_SQES);
 553         ld->mmap[1].ptr = ld->sqes;
 554
 555         ld->mmap[2].len = p->cq_off.cqes +
 556                                 p->cq_entries * sizeof(struct io_uring_cqe);
 557         ptr = mmap(0, ld->mmap[2].len, PROT_READ | PROT_WRITE,
 558                         MAP_SHARED | MAP_POPULATE, ld->ring_fd,
 559                         IORING_OFF_CQ_RING);
 560         ld->mmap[2].ptr = ptr;
 561         cring->head = ptr + p->cq_off.head;
 562         cring->tail = ptr + p->cq_off.tail;
 563         cring->ring_mask = ptr + p->cq_off.ring_mask;
 564         cring->ring_entries = ptr + p->cq_off.ring_entries;
 565         cring->cqes = ptr + p->cq_off.cqes;
 566         ld->cq_ring_mask = *cring->ring_mask;
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 static void fio_ioring_probe(struct thread_data *td)
 571 {
 572         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 573         struct ioring_options *o = td->eo;
 574         struct io_uring_probe *p;
 575         int ret;
 576
 577         /* already set by user, don't touch */
 578         if (o->nonvectored != -1)
 579                 return;
 580
 581         /* default to off, as that's always safe */
 582         o->nonvectored = 0;
 583
 584         p = malloc(sizeof(*p) + 256 * sizeof(struct io_uring_probe_op));
 585         if (!p)
 586                 return;
 587
 588         memset(p, 0, sizeof(*p) + 256 * sizeof(struct io_uring_probe_op));
 589         ret = syscall(__NR_io_uring_register, ld->ring_fd,
 590                         IORING_REGISTER_PROBE, p, 256);
 591         if (ret < 0)
 592                 goto out;
 593
 594         if (IORING_OP_WRITE > p->ops_len)
 595                 goto out;
 596
 597         if ((p->ops[IORING_OP_READ].flags & IO_URING_OP_SUPPORTED) &&
 598             (p->ops[IORING_OP_WRITE].flags & IO_URING_OP_SUPPORTED))
 599                 o->nonvectored = 1;
 600 out:
 601         free(p);
 602 }
 603
 604 static int fio_ioring_queue_init(struct thread_data *td)
 605 {
 606         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 607         struct ioring_options *o = td->eo;
 608         int depth = td->o.iodepth;
 609         struct io_uring_params p;
 610         int ret;
 611
 612         memset(&p, 0, sizeof(p));
 613
 614         if (o->hipri)
 615                 p.flags |= IORING_SETUP_IOPOLL;
 616         if (o->sqpoll_thread) {
 617                 p.flags |= IORING_SETUP_SQPOLL;
 618                 if (o->sqpoll_set) {
 619                         p.flags |= IORING_SETUP_SQ_AFF;
 620                         p.sq_thread_cpu = o->sqpoll_cpu;
 621                 }
 622         }
 623
 624         ret = syscall(__NR_io_uring_setup, depth, &p);
 625         if (ret < 0)
 626                 return ret;
 627
 628         ld->ring_fd = ret;
 629
 630         fio_ioring_probe(td);
 631
 632         if (o->fixedbufs) {
 633                 ret = syscall(__NR_io_uring_register, ld->ring_fd,
 634                                 IORING_REGISTER_BUFFERS, ld->iovecs, depth);
 635                 if (ret < 0)
 636                         return ret;
 637         }
 638
 639         return fio_ioring_mmap(ld, &p);
 640 }
 641
 642 static int fio_ioring_register_files(struct thread_data *td)
 643 {
 644         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 645         struct fio_file *f;
 646         unsigned int i;
 647         int ret;
 648
 649         ld->fds = calloc(td->o.nr_files, sizeof(int));
 650
 651         for_each_file(td, f, i) {
 652                 ret = generic_open_file(td, f);
 653                 if (ret)
 654                         goto err;
 655                 ld->fds[i] = f->fd;
 656                 f->engine_pos = i;
 657         }
 658
 659         ret = syscall(__NR_io_uring_register, ld->ring_fd,
 660                         IORING_REGISTER_FILES, ld->fds, td->o.nr_files);
 661         if (ret) {
 662 err:
 663                 free(ld->fds);
 664                 ld->fds = NULL;
 665         }
 666
 667         /*
 668          * Pretend the file is closed again, and really close it if we hit
 669          * an error.
 670          */
 671         for_each_file(td, f, i) {
 672                 if (ret) {
 673                         int fio_unused ret2;
 674                         ret2 = generic_close_file(td, f);
 675                 } else
 676                         f->fd = -1;
 677         }
 678
 679         return ret;
 680 }
 681
 682 static int fio_ioring_post_init(struct thread_data *td)
 683 {
 684         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 685         struct ioring_options *o = td->eo;
 686         struct io_u *io_u;
 687         int err, i;
 688
 689         for (i = 0; i < td->o.iodepth; i++) {
 690                 struct iovec *iov = &ld->iovecs[i];
 691
 692                 io_u = ld->io_u_index[i];
 693                 iov->iov_base = io_u->buf;
 694                 iov->iov_len = td_max_bs(td);
 695         }
 696
 697         err = fio_ioring_queue_init(td);
 698         if (err) {
 699                 td_verror(td, errno, "io_queue_init");
 700                 return 1;
 701         }
 702
 703         for (i = 0; i < td->o.iodepth; i++) {
 704                 struct io_uring_sqe *sqe;
 705
 706                 sqe = &ld->sqes[i];
 707                 memset(sqe, 0, sizeof(*sqe));
 708         }
 709
 710         if (o->registerfiles) {
 711                 err = fio_ioring_register_files(td);
 712                 if (err) {
 713                         td_verror(td, errno, "ioring_register_files");
 714                         return 1;
 715                 }
 716         }
 717
 718         return 0;
 719 }
 720
 721 static int fio_ioring_init(struct thread_data *td)
 722 {
 723         struct ioring_options *o = td->eo;
 724         struct ioring_data *ld;
 725         struct thread_options *to = &td->o;
 726
 727         if (to->io_submit_mode == IO_MODE_OFFLOAD) {
 728                 log_err("fio: io_submit_mode=offload is not compatible (or "
 729                         "useful) with io_uring\n");
 730                 return 1;
 731         }
 732
 733         /* sqthread submission requires registered files */
 734         if (o->sqpoll_thread)
 735                 o->registerfiles = 1;
 736
 737         if (o->registerfiles && td->o.nr_files != td->o.open_files) {
 738                 log_err("fio: io_uring registered files require nr_files to "
 739                         "be identical to open_files\n");
 740                 return 1;
 741         }
 742
 743         ld = calloc(1, sizeof(*ld));
 744
 745         /* ring depth must be a power-of-2 */
 746         ld->iodepth = td->o.iodepth;
 747         td->o.iodepth = roundup_pow2(td->o.iodepth);
 748
 749         /* io_u index */
 750         ld->io_u_index = calloc(td->o.iodepth, sizeof(struct io_u *));
 751         ld->iovecs = calloc(td->o.iodepth, sizeof(struct iovec));
 752
 753         td->io_ops_data = ld;
 754
 755         /*
 756          * Check for option conflicts
 757          */
 758         if ((fio_option_is_set(to, ioprio) || fio_option_is_set(to, ioprio_class)) &&
 759                         o->cmdprio_percentage != 0) {
 760                 log_err("%s: cmdprio_percentage option and mutually exclusive "
 761                                 "prio or prioclass option is set, exiting\n", to->name);
 762                 td_verror(td, EINVAL, "fio_io_uring_init");
 763                 return 1;
 764         }
 765
 766         if (fio_option_is_set(&td->o, ioprio_class))
 767                 ld->ioprio_class_set = true;
 768         if (fio_option_is_set(&td->o, ioprio))
 769                 ld->ioprio_set = true;
 770
 771         return 0;
 772 }
 773
 774 static int fio_ioring_io_u_init(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 775 {
 776         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 777
 778         ld->io_u_index[io_u->index] = io_u;
 779         return 0;
 780 }
 781
 782 static int fio_ioring_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 783 {
 784         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 785         struct ioring_options *o = td->eo;
 786
 787         if (!ld || !o->registerfiles)
 788                 return generic_open_file(td, f);
 789
 790         f->fd = ld->fds[f->engine_pos];
 791         return 0;
 792 }
 793
 794 static int fio_ioring_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 795 {
 796         struct ioring_data *ld = td->io_ops_data;
 797         struct ioring_options *o = td->eo;
 798
 799         if (!ld || !o->registerfiles)
 800                 return generic_close_file(td, f);
 801
 802         f->fd = -1;
 803         return 0;
 804 }
 805
 806 static struct ioengine_ops ioengine = {
 807         .name                   = "io_uring",
 808         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
 809         .flags                  = FIO_ASYNCIO_SYNC_TRIM,
 810         .init                   = fio_ioring_init,
 811         .post_init              = fio_ioring_post_init,
 812         .io_u_init              = fio_ioring_io_u_init,
 813         .prep                   = fio_ioring_prep,
 814         .queue                  = fio_ioring_queue,
 815         .commit                 = fio_ioring_commit,
 816         .getevents              = fio_ioring_getevents,
 817         .event                  = fio_ioring_event,
 818         .cleanup                = fio_ioring_cleanup,
 819         .open_file              = fio_ioring_open_file,
 820         .close_file             = fio_ioring_close_file,
 821         .get_file_size          = generic_get_file_size,
 822         .options                = options,
 823         .option_struct_size     = sizeof(struct ioring_options),
 824 };
 825
 826 static void fio_init fio_ioring_register(void)
 827 {
 828         register_ioengine(&ioengine);
 829 }
 830
 831 static void fio_exit fio_ioring_unregister(void)
 832 {
 833         unregister_ioengine(&ioengine);
 834 }
 835 #endif