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