fio.c

   1 /*
   2  * fio - the flexible io tester
   3  *
   4  * Copyright (C) 2005 Jens Axboe <axboe@suse.de>
   5  * Copyright (C) 2006 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
   6  *
   7  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  *  (at your option) any later version.
  11  *
  12  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  *  GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  19  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  20  *
  21  */
  22 #include <unistd.h>
  23 #include <fcntl.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <signal.h>
  26 #include <time.h>
  27 #include <assert.h>
  28 #include <sys/stat.h>
  29 #include <sys/wait.h>
  30 #include <sys/ipc.h>
  31 #include <sys/shm.h>
  32 #include <sys/ioctl.h>
  33 #include <sys/mman.h>
  34
  35 #include "fio.h"
  36 #include "os.h"
  37
  38 #define MASK    (4095)
  39
  40 #define ALIGN(buf)      (char *) (((unsigned long) (buf) + MASK) & ~(MASK))
  41
  42 int groupid = 0;
  43 int thread_number = 0;
  44 int shm_id = 0;
  45 int temp_stall_ts;
  46 char *fio_inst_prefix = _INST_PREFIX;
  47
  48 extern unsigned long long mlock_size;
  49
  50 #define should_fsync(td)        ((td_write(td) || td_rw(td)) && (!(td)->odirect || (td)->override_sync))
  51
  52 static volatile int startup_sem;
  53
  54 #define TERMINATE_ALL           (-1)
  55 #define JOB_START_TIMEOUT       (5 * 1000)
  56
  57 static void terminate_threads(int group_id)
  58 {
  59         int i;
  60
  61         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
  62                 struct thread_data *td = &threads[i];
  63
  64                 if (group_id == TERMINATE_ALL || groupid == td->groupid) {
  65                         td->terminate = 1;
  66                         td->start_delay = 0;
  67                 }
  68         }
  69 }
  70
  71 static void sig_handler(int sig)
  72 {
  73         switch (sig) {
  74                 case SIGALRM:
  75                         update_io_ticks();
  76                         disk_util_timer_arm();
  77                         print_thread_status();
  78                         break;
  79                 default:
  80                         printf("\nfio: terminating on signal\n");
  81                         fflush(stdout);
  82                         terminate_threads(TERMINATE_ALL);
  83                         break;
  84         }
  85 }
  86
  87 /*
  88  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  89  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  90  */
  91 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  92                            unsigned long long block)
  93 {
  94         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  95         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  96
  97         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  98 }
  99
 100 /*
 101  * Return the next free block in the map.
 102  */
 103 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 104                                unsigned long long *b)
 105 {
 106         int i;
 107
 108         *b = 0;
 109         i = 0;
 110         while ((*b) * td->min_bs < f->file_size) {
 111                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
 112                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 113                         return 0;
 114                 }
 115
 116                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 117                 i++;
 118         }
 119
 120         return 1;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Mark a given offset as used in the map.
 125  */
 126 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 127                             struct io_u *io_u)
 128 {
 129         unsigned long long block = io_u->offset / (unsigned long long) td->min_bs;
 130         unsigned int blocks = 0;
 131
 132         while (blocks < (io_u->buflen / td->min_bs)) {
 133                 unsigned int idx, bit;
 134
 135                 if (!random_map_free(td, f, block))
 136                         break;
 137
 138                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
 139                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
 140
 141                 assert(idx < f->num_maps);
 142
 143                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
 144                 block++;
 145                 blocks++;
 146         }
 147
 148         if ((blocks * td->min_bs) < io_u->buflen)
 149                 io_u->buflen = blocks * td->min_bs;
 150 }
 151
 152 /*
 153  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 154  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 155  * the last io issued.
 156  */
 157 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 158                            unsigned long long *offset)
 159 {
 160         unsigned long long b, rb;
 161         long r;
 162
 163         if (!td->sequential) {
 164                 unsigned long long max_blocks = td->io_size / td->min_bs;
 165                 int loops = 50;
 166
 167                 do {
 168                         r = os_random_long(&td->random_state);
 169                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
 170                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs);
 171                         loops--;
 172                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
 173
 174                 if (!loops) {
 175                         if (get_next_free_block(td, f, &b))
 176                                 return 1;
 177                 }
 178         } else
 179                 b = f->last_pos / td->min_bs;
 180
 181         *offset = (b * td->min_bs) + f->file_offset;
 182         if (*offset > f->file_size)
 183                 return 1;
 184
 185         return 0;
 186 }
 187
 188 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td)
 189 {
 190         unsigned int buflen;
 191         long r;
 192
 193         if (td->min_bs == td->max_bs)
 194                 buflen = td->min_bs;
 195         else {
 196                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 197                 buflen = (1 + (double) (td->max_bs - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 198                 buflen = (buflen + td->min_bs - 1) & ~(td->min_bs - 1);
 199         }
 200
 201         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir]) {
 202                 /*
 203                  * if using direct/raw io, we may not be able to
 204                  * shrink the size. so just fail it.
 205                  */
 206                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO)
 207                         return 0;
 208
 209                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir];
 210         }
 211
 212         return buflen;
 213 }
 214
 215 /*
 216  * Check if we are above the minimum rate given.
 217  */
 218 static int check_min_rate(struct thread_data *td, struct timeval *now)
 219 {
 220         unsigned long spent;
 221         unsigned long rate;
 222         int ddir = td->ddir;
 223
 224         /*
 225          * allow a 2 second settle period in the beginning
 226          */
 227         if (mtime_since(&td->start, now) < 2000)
 228                 return 0;
 229
 230         /*
 231          * if rate blocks is set, sample is running
 232          */
 233         if (td->rate_bytes) {
 234                 spent = mtime_since(&td->lastrate, now);
 235                 if (spent < td->ratecycle)
 236                         return 0;
 237
 238                 rate = (td->this_io_bytes[ddir] - td->rate_bytes) / spent;
 239                 if (rate < td->ratemin) {
 240                         fprintf(f_out, "%s: min rate %d not met, got %ldKiB/sec\n", td->name, td->ratemin, rate);
 241                         if (rate_quit)
 242                                 terminate_threads(td->groupid);
 243                         return 1;
 244                 }
 245         }
 246
 247         td->rate_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 248         memcpy(&td->lastrate, now, sizeof(*now));
 249         return 0;
 250 }
 251
 252 static inline int runtime_exceeded(struct thread_data *td, struct timeval *t)
 253 {
 254         if (!td->timeout)
 255                 return 0;
 256         if (mtime_since(&td->epoch, t) >= td->timeout * 1000)
 257                 return 1;
 258
 259         return 0;
 260 }
 261
 262 /*
 263  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 264  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 265  * necessary.
 266  */
 267 static int get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 268 {
 269         if (td_rw(td)) {
 270                 struct timeval now;
 271                 unsigned long elapsed;
 272
 273                 gettimeofday(&now, NULL);
 274                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 275
 276                 /*
 277                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 278                  */
 279                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 280                         int v;
 281                         long r;
 282
 283                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 284                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 285                         if (v < td->rwmixread)
 286                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 287                         else
 288                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 289                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 290                 }
 291                 return td->rwmix_ddir;
 292         } else if (td_read(td))
 293                 return DDIR_READ;
 294         else
 295                 return DDIR_WRITE;
 296 }
 297
 298 static int td_io_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 299 {
 300         if (td->io_ops->prep && td->io_ops->prep(td, io_u))
 301                 return 1;
 302
 303         return 0;
 304 }
 305
 306 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 307 {
 308         io_u->file = NULL;
 309         list_del(&io_u->list);
 310         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 311         td->cur_depth--;
 312 }
 313
 314 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 315                      struct io_u *io_u)
 316 {
 317         /*
 318          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 319          */
 320         if (td->read_iolog)
 321                 return read_iolog_get(td, io_u);
 322
 323         /*
 324          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next position.
 325          */
 326         if (!get_next_offset(td, f, &io_u->offset)) {
 327                 io_u->buflen = get_next_buflen(td);
 328
 329                 if (io_u->buflen) {
 330                         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 331
 332                         /*
 333                          * If using a write iolog, store this entry.
 334                          */
 335                         if (td->write_iolog)
 336                                 write_iolog_put(td, io_u);
 337
 338                         io_u->file = f;
 339                         return 0;
 340                 }
 341         }
 342
 343         return 1;
 344 }
 345
 346 #define queue_full(td)  list_empty(&(td)->io_u_freelist)
 347
 348 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 349 {
 350         struct io_u *io_u = NULL;
 351
 352         if (!queue_full(td)) {
 353                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 354
 355                 io_u->error = 0;
 356                 io_u->resid = 0;
 357                 list_del(&io_u->list);
 358                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 359                 td->cur_depth++;
 360         }
 361
 362         return io_u;
 363 }
 364
 365 /*
 366  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 367  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 368  */
 369 static struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 370 {
 371         struct io_u *io_u;
 372
 373         io_u = __get_io_u(td);
 374         if (!io_u)
 375                 return NULL;
 376
 377         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 378                 td->zone_bytes = 0;
 379                 f->last_pos += td->zone_skip;
 380         }
 381
 382         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 383                 put_io_u(td, io_u);
 384                 return NULL;
 385         }
 386
 387         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->file_size) {
 388                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 389                         put_io_u(td, io_u);
 390                         return NULL;
 391                 }
 392
 393                 io_u->buflen = f->file_size - io_u->offset;
 394         }
 395
 396         if (!io_u->buflen) {
 397                 put_io_u(td, io_u);
 398                 return NULL;
 399         }
 400
 401         if (!td->read_iolog && !td->sequential)
 402                 mark_random_map(td, f, io_u);
 403
 404         f->last_pos += io_u->buflen;
 405
 406         if (td->verify != VERIFY_NONE)
 407                 populate_verify_io_u(td, io_u);
 408
 409         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 410                 put_io_u(td, io_u);
 411                 return NULL;
 412         }
 413
 414         gettimeofday(&io_u->start_time, NULL);
 415         return io_u;
 416 }
 417
 418 static inline void td_set_runstate(struct thread_data *td, int runstate)
 419 {
 420         td->runstate = runstate;
 421 }
 422
 423 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 424 {
 425         int old_next_file = td->next_file;
 426         struct fio_file *f;
 427
 428         do {
 429                 f = &td->files[td->next_file];
 430
 431                 td->next_file++;
 432                 if (td->next_file >= td->nr_files)
 433                         td->next_file = 0;
 434
 435                 if (f->fd != -1)
 436                         break;
 437
 438                 f = NULL;
 439         } while (td->next_file != old_next_file);
 440
 441         return f;
 442 }
 443
 444 static int td_io_sync(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 445 {
 446         if (td->io_ops->sync)
 447                 return td->io_ops->sync(td, f);
 448
 449         return 0;
 450 }
 451
 452 static int td_io_getevents(struct thread_data *td, int min, int max,
 453                           struct timespec *t)
 454 {
 455         return td->io_ops->getevents(td, min, max, t);
 456 }
 457
 458 static int td_io_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 459 {
 460         gettimeofday(&io_u->issue_time, NULL);
 461
 462         return td->io_ops->queue(td, io_u);
 463 }
 464
 465 #define iocb_time(iocb) ((unsigned long) (iocb)->data)
 466
 467 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 468                          struct io_completion_data *icd)
 469 {
 470         struct timeval e;
 471         unsigned long msec;
 472
 473         gettimeofday(&e, NULL);
 474
 475         if (!io_u->error) {
 476                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 477                 const int idx = io_u->ddir;
 478
 479                 td->io_blocks[idx]++;
 480                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 481                 td->zone_bytes += bytes;
 482                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 483
 484                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &e);
 485
 486                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 487                 add_bw_sample(td, idx);
 488
 489                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 490                         log_io_piece(td, io_u);
 491
 492                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 493         } else
 494                 icd->error = io_u->error;
 495 }
 496
 497 static void ios_completed(struct thread_data *td,struct io_completion_data *icd)
 498 {
 499         struct io_u *io_u;
 500         int i;
 501
 502         icd->error = 0;
 503         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 504
 505         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 506                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 507
 508                 io_completed(td, io_u, icd);
 509                 put_io_u(td, io_u);
 510         }
 511 }
 512
 513 /*
 514  * When job exits, we can cancel the in-flight IO if we are using async
 515  * io. Attempt to do so.
 516  */
 517 static void cleanup_pending_aio(struct thread_data *td)
 518 {
 519         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
 520         struct list_head *entry, *n;
 521         struct io_completion_data icd;
 522         struct io_u *io_u;
 523         int r;
 524
 525         /*
 526          * get immediately available events, if any
 527          */
 528         r = td_io_getevents(td, 0, td->cur_depth, &ts);
 529         if (r > 0) {
 530                 icd.nr = r;
 531                 ios_completed(td, &icd);
 532         }
 533
 534         /*
 535          * now cancel remaining active events
 536          */
 537         if (td->io_ops->cancel) {
 538                 list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_busylist) {
 539                         io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
 540
 541                         r = td->io_ops->cancel(td, io_u);
 542                         if (!r)
 543                                 put_io_u(td, io_u);
 544                 }
 545         }
 546
 547         if (td->cur_depth) {
 548                 r = td_io_getevents(td, td->cur_depth, td->cur_depth, NULL);
 549                 if (r > 0) {
 550                         icd.nr = r;
 551                         ios_completed(td, &icd);
 552                 }
 553         }
 554 }
 555
 556 /*
 557  * The main verify engine. Runs over the writes we previusly submitted,
 558  * reads the blocks back in, and checks the crc/md5 of the data.
 559  */
 560 void do_verify(struct thread_data *td)
 561 {
 562         struct timeval t;
 563         struct io_u *io_u, *v_io_u = NULL;
 564         struct io_completion_data icd;
 565         struct fio_file *f;
 566         int ret;
 567
 568         td_set_runstate(td, TD_VERIFYING);
 569
 570         do {
 571                 if (td->terminate)
 572                         break;
 573
 574                 gettimeofday(&t, NULL);
 575                 if (runtime_exceeded(td, &t))
 576                         break;
 577
 578                 io_u = __get_io_u(td);
 579                 if (!io_u)
 580                         break;
 581
 582                 if (get_next_verify(td, io_u)) {
 583                         put_io_u(td, io_u);
 584                         break;
 585                 }
 586
 587                 f = get_next_file(td);
 588                 if (!f)
 589                         break;
 590
 591                 io_u->file = f;
 592
 593                 if (td_io_prep(td, io_u)) {
 594                         put_io_u(td, io_u);
 595                         break;
 596                 }
 597
 598                 ret = td_io_queue(td, io_u);
 599                 if (ret) {
 600                         put_io_u(td, io_u);
 601                         td_verror(td, ret);
 602                         break;
 603                 }
 604
 605                 /*
 606                  * we have one pending to verify, do that while
 607                  * we are doing io on the next one
 608                  */
 609                 if (do_io_u_verify(td, &v_io_u))
 610                         break;
 611
 612                 ret = td_io_getevents(td, 1, 1, NULL);
 613                 if (ret != 1) {
 614                         if (ret < 0)
 615                                 td_verror(td, ret);
 616                         break;
 617                 }
 618
 619                 v_io_u = td->io_ops->event(td, 0);
 620                 icd.nr = 1;
 621                 icd.error = 0;
 622                 io_completed(td, v_io_u, &icd);
 623
 624                 if (icd.error) {
 625                         td_verror(td, icd.error);
 626                         put_io_u(td, v_io_u);
 627                         v_io_u = NULL;
 628                         break;
 629                 }
 630
 631                 /*
 632                  * if we can't submit more io, we need to verify now
 633                  */
 634                 if (queue_full(td) && do_io_u_verify(td, &v_io_u))
 635                         break;
 636
 637         } while (1);
 638
 639         do_io_u_verify(td, &v_io_u);
 640
 641         if (td->cur_depth)
 642                 cleanup_pending_aio(td);
 643
 644         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
 645 }
 646
 647 /*
 648  * Not really an io thread, all it does is burn CPU cycles in the specified
 649  * manner.
 650  */
 651 static void do_cpuio(struct thread_data *td)
 652 {
 653         struct timeval e;
 654         int split = 100 / td->cpuload;
 655         int i = 0;
 656
 657         while (!td->terminate) {
 658                 gettimeofday(&e, NULL);
 659
 660                 if (runtime_exceeded(td, &e))
 661                         break;
 662
 663                 if (!(i % split))
 664                         __usec_sleep(10000);
 665                 else
 666                         usec_sleep(td, 10000);
 667
 668                 i++;
 669         }
 670 }
 671
 672 /*
 673  * Main IO worker function. It retrieves io_u's to process and queues
 674  * and reaps them, checking for rate and errors along the way.
 675  */
 676 static void do_io(struct thread_data *td)
 677 {
 678         struct io_completion_data icd;
 679         struct timeval s, e;
 680         unsigned long usec;
 681         struct fio_file *f;
 682         int i;
 683
 684         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
 685
 686         while (td->this_io_bytes[td->ddir] < td->io_size) {
 687                 struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
 688                 struct timespec *timeout;
 689                 int ret, min_evts = 0;
 690                 struct io_u *io_u;
 691
 692                 if (td->terminate)
 693                         break;
 694
 695                 f = get_next_file(td);
 696                 if (!f)
 697                         break;
 698
 699                 io_u = get_io_u(td, f);
 700                 if (!io_u)
 701                         break;
 702
 703                 memcpy(&s, &io_u->start_time, sizeof(s));
 704
 705                 ret = td_io_queue(td, io_u);
 706                 if (ret) {
 707                         put_io_u(td, io_u);
 708                         td_verror(td, ret);
 709                         break;
 710                 }
 711
 712                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, mtime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time));
 713
 714                 if (td->cur_depth < td->iodepth) {
 715                         timeout = &ts;
 716                         min_evts = 0;
 717                 } else {
 718                         timeout = NULL;
 719                         min_evts = 1;
 720                 }
 721
 722                 ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->cur_depth, timeout);
 723                 if (ret < 0) {
 724                         td_verror(td, ret);
 725                         break;
 726                 } else if (!ret)
 727                         continue;
 728
 729                 icd.nr = ret;
 730                 ios_completed(td, &icd);
 731                 if (icd.error) {
 732                         td_verror(td, icd.error);
 733                         break;
 734                 }
 735
 736                 /*
 737                  * the rate is batched for now, it should work for batches
 738                  * of completions except the very first one which may look
 739                  * a little bursty
 740                  */
 741                 gettimeofday(&e, NULL);
 742                 usec = utime_since(&s, &e);
 743
 744                 rate_throttle(td, usec, icd.bytes_done[td->ddir]);
 745
 746                 if (check_min_rate(td, &e)) {
 747                         td_verror(td, ENOMEM);
 748                         break;
 749                 }
 750
 751                 if (runtime_exceeded(td, &e))
 752                         break;
 753
 754                 if (td->thinktime)
 755                         usec_sleep(td, td->thinktime);
 756
 757                 if (should_fsync(td) && td->fsync_blocks &&
 758                     (td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks) == 0)
 759                         td_io_sync(td, f);
 760         }
 761
 762         if (td->cur_depth)
 763                 cleanup_pending_aio(td);
 764
 765         if (should_fsync(td) && td->end_fsync) {
 766                 td_set_runstate(td, TD_FSYNCING);
 767                 for_each_file(td, f, i)
 768                         td_io_sync(td, f);
 769         }
 770 }
 771
 772 static int td_io_init(struct thread_data *td)
 773 {
 774         if (td->io_ops->init)
 775                 return td->io_ops->init(td);
 776
 777         return 0;
 778 }
 779
 780 static void cleanup_io_u(struct thread_data *td)
 781 {
 782         struct list_head *entry, *n;
 783         struct io_u *io_u;
 784
 785         list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_freelist) {
 786                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
 787
 788                 list_del(&io_u->list);
 789                 free(io_u);
 790         }
 791
 792         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
 793                 free(td->orig_buffer);
 794         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
 795                 struct shmid_ds sbuf;
 796
 797                 shmdt(td->orig_buffer);
 798                 shmctl(td->shm_id, IPC_RMID, &sbuf);
 799         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP)
 800                 munmap(td->orig_buffer, td->orig_buffer_size);
 801         else
 802                 log_err("Bad memory type %d\n", td->mem_type);
 803
 804         td->orig_buffer = NULL;
 805 }
 806
 807 static int init_io_u(struct thread_data *td)
 808 {
 809         struct io_u *io_u;
 810         int i, max_units;
 811         char *p;
 812
 813         if (td->io_ops->flags & FIO_CPUIO)
 814                 return 0;
 815
 816         if (td->io_ops->flags & FIO_SYNCIO)
 817                 max_units = 1;
 818         else
 819                 max_units = td->iodepth;
 820
 821         td->orig_buffer_size = td->max_bs * max_units + MASK;
 822
 823         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
 824                 td->orig_buffer = malloc(td->orig_buffer_size);
 825         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
 826                 td->shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, td->orig_buffer_size, IPC_CREAT | 0600);
 827                 if (td->shm_id < 0) {
 828                         td_verror(td, errno);
 829                         perror("shmget");
 830                         return 1;
 831                 }
 832
 833                 td->orig_buffer = shmat(td->shm_id, NULL, 0);
 834                 if (td->orig_buffer == (void *) -1) {
 835                         td_verror(td, errno);
 836                         perror("shmat");
 837                         td->orig_buffer = NULL;
 838                         return 1;
 839                 }
 840         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP) {
 841                 td->orig_buffer = mmap(NULL, td->orig_buffer_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | OS_MAP_ANON, 0, 0);
 842                 if (td->orig_buffer == MAP_FAILED) {
 843                         td_verror(td, errno);
 844                         perror("mmap");
 845                         td->orig_buffer = NULL;
 846                         return 1;
 847                 }
 848         }
 849
 850         p = ALIGN(td->orig_buffer);
 851         for (i = 0; i < max_units; i++) {
 852                 io_u = malloc(sizeof(*io_u));
 853                 memset(io_u, 0, sizeof(*io_u));
 854                 INIT_LIST_HEAD(&io_u->list);
 855
 856                 io_u->buf = p + td->max_bs * i;
 857                 io_u->index = i;
 858                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 859         }
 860
 861         return 0;
 862 }
 863
 864 static int switch_ioscheduler(struct thread_data *td)
 865 {
 866         char tmp[256], tmp2[128];
 867         FILE *f;
 868         int ret;
 869
 870         sprintf(tmp, "%s/queue/scheduler", td->sysfs_root);
 871
 872         f = fopen(tmp, "r+");
 873         if (!f) {
 874                 td_verror(td, errno);
 875                 return 1;
 876         }
 877
 878         /*
 879          * Set io scheduler.
 880          */
 881         ret = fwrite(td->ioscheduler, strlen(td->ioscheduler), 1, f);
 882         if (ferror(f) || ret != 1) {
 883                 td_verror(td, errno);
 884                 fclose(f);
 885                 return 1;
 886         }
 887
 888         rewind(f);
 889
 890         /*
 891          * Read back and check that the selected scheduler is now the default.
 892          */
 893         ret = fread(tmp, 1, sizeof(tmp), f);
 894         if (ferror(f) || ret < 0) {
 895                 td_verror(td, errno);
 896                 fclose(f);
 897                 return 1;
 898         }
 899
 900         sprintf(tmp2, "[%s]", td->ioscheduler);
 901         if (!strstr(tmp, tmp2)) {
 902                 log_err("fio: io scheduler %s not found\n", td->ioscheduler);
 903                 td_verror(td, EINVAL);
 904                 fclose(f);
 905                 return 1;
 906         }
 907
 908         fclose(f);
 909         return 0;
 910 }
 911
 912 static void clear_io_state(struct thread_data *td)
 913 {
 914         struct fio_file *f;
 915         int i;
 916
 917         td->stat_io_bytes[0] = td->stat_io_bytes[1] = 0;
 918         td->this_io_bytes[0] = td->this_io_bytes[1] = 0;
 919         td->zone_bytes = 0;
 920
 921         for_each_file(td, f, i) {
 922                 f->last_pos = 0;
 923                 if (td->io_ops->flags & FIO_SYNCIO)
 924                         lseek(f->fd, SEEK_SET, 0);
 925
 926                 if (f->file_map)
 927                         memset(f->file_map, 0, f->num_maps * sizeof(long));
 928         }
 929 }
 930
 931 /*
 932  * Entry point for the thread based jobs. The process based jobs end up
 933  * here as well, after a little setup.
 934  */
 935 static void *thread_main(void *data)
 936 {
 937         struct thread_data *td = data;
 938
 939         if (!td->use_thread)
 940                 setsid();
 941
 942         td->pid = getpid();
 943
 944         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_freelist);
 945         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_busylist);
 946         INIT_LIST_HEAD(&td->io_hist_list);
 947         INIT_LIST_HEAD(&td->io_log_list);
 948
 949         if (init_io_u(td))
 950                 goto err;
 951
 952         if (fio_setaffinity(td) == -1) {
 953                 td_verror(td, errno);
 954                 goto err;
 955         }
 956
 957         if (td_io_init(td))
 958                 goto err;
 959
 960         if (init_iolog(td))
 961                 goto err;
 962
 963         if (td->ioprio) {
 964                 if (ioprio_set(IOPRIO_WHO_PROCESS, 0, td->ioprio) == -1) {
 965                         td_verror(td, errno);
 966                         goto err;
 967                 }
 968         }
 969
 970         if (nice(td->nice) == -1) {
 971                 td_verror(td, errno);
 972                 goto err;
 973         }
 974
 975         if (init_random_state(td))
 976                 goto err;
 977
 978         if (td->ioscheduler && switch_ioscheduler(td))
 979                 goto err;
 980
 981         td_set_runstate(td, TD_INITIALIZED);
 982         fio_sem_up(&startup_sem);
 983         fio_sem_down(&td->mutex);
 984
 985         if (!td->create_serialize && setup_files(td))
 986                 goto err;
 987
 988         gettimeofday(&td->epoch, NULL);
 989
 990         if (td->exec_prerun)
 991                 system(td->exec_prerun);
 992
 993         while (td->loops--) {
 994                 getrusage(RUSAGE_SELF, &td->ru_start);
 995                 gettimeofday(&td->start, NULL);
 996                 memcpy(&td->stat_sample_time, &td->start, sizeof(td->start));
 997
 998                 if (td->ratemin)
 999                         memcpy(&td->lastrate, &td->stat_sample_time, sizeof(td->lastrate));
1000
1001                 clear_io_state(td);
1002                 prune_io_piece_log(td);
1003
1004                 if (td->io_ops->flags & FIO_CPUIO)
1005                         do_cpuio(td);
1006                 else
1007                         do_io(td);
1008
1009                 td->runtime[td->ddir] += mtime_since_now(&td->start);
1010                 if (td_rw(td) && td->io_bytes[td->ddir ^ 1])
1011                         td->runtime[td->ddir ^ 1] = td->runtime[td->ddir];
1012
1013                 update_rusage_stat(td);
1014
1015                 if (td->error || td->terminate)
1016                         break;
1017
1018                 if (td->verify == VERIFY_NONE)
1019                         continue;
1020
1021                 clear_io_state(td);
1022                 gettimeofday(&td->start, NULL);
1023
1024                 do_verify(td);
1025
1026                 td->runtime[DDIR_READ] += mtime_since_now(&td->start);
1027
1028                 if (td->error || td->terminate)
1029                         break;
1030         }
1031
1032         if (td->bw_log)
1033                 finish_log(td, td->bw_log, "bw");
1034         if (td->slat_log)
1035                 finish_log(td, td->slat_log, "slat");
1036         if (td->clat_log)
1037                 finish_log(td, td->clat_log, "clat");
1038         if (td->write_iolog)
1039                 write_iolog_close(td);
1040         if (td->exec_postrun)
1041                 system(td->exec_postrun);
1042
1043         if (exitall_on_terminate)
1044                 terminate_threads(td->groupid);
1045
1046 err:
1047         close_files(td);
1048         close_ioengine(td);
1049         cleanup_io_u(td);
1050         td_set_runstate(td, TD_EXITED);
1051         return NULL;
1052
1053 }
1054
1055 /*
1056  * We cannot pass the td data into a forked process, so attach the td and
1057  * pass it to the thread worker.
1058  */
1059 static void *fork_main(int shmid, int offset)
1060 {
1061         struct thread_data *td;
1062         void *data;
1063
1064         data = shmat(shmid, NULL, 0);
1065         if (data == (void *) -1) {
1066                 perror("shmat");
1067                 return NULL;
1068         }
1069
1070         td = data + offset * sizeof(struct thread_data);
1071         thread_main(td);
1072         shmdt(data);
1073         return NULL;
1074 }
1075
1076 /*
1077  * Run over the job map and reap the threads that have exited, if any.
1078  */
1079 static void reap_threads(int *nr_running, int *t_rate, int *m_rate)
1080 {
1081         int i, cputhreads;
1082
1083         /*
1084          * reap exited threads (TD_EXITED -> TD_REAPED)
1085          */
1086         for (i = 0, cputhreads = 0; i < thread_number; i++) {
1087                 struct thread_data *td = &threads[i];
1088
1089                 if (td->io_ops->flags & FIO_CPUIO)
1090                         cputhreads++;
1091
1092                 if (td->runstate != TD_EXITED)
1093                         continue;
1094
1095                 td_set_runstate(td, TD_REAPED);
1096
1097                 if (td->use_thread) {
1098                         long ret;
1099
1100                         if (pthread_join(td->thread, (void *) &ret))
1101                                 perror("thread_join");
1102                 } else
1103                         waitpid(td->pid, NULL, 0);
1104
1105                 (*nr_running)--;
1106                 (*m_rate) -= td->ratemin;
1107                 (*t_rate) -= td->rate;
1108         }
1109
1110         if (*nr_running == cputhreads)
1111                 terminate_threads(TERMINATE_ALL);
1112 }
1113
1114 static void fio_unpin_memory(void *pinned)
1115 {
1116         if (pinned) {
1117                 if (munlock(pinned, mlock_size) < 0)
1118                         perror("munlock");
1119                 munmap(pinned, mlock_size);
1120         }
1121 }
1122
1123 static void *fio_pin_memory(void)
1124 {
1125         unsigned long long phys_mem;
1126         void *ptr;
1127
1128         if (!mlock_size)
1129                 return NULL;
1130
1131         /*
1132          * Don't allow mlock of more than real_mem-128MB
1133          */
1134         phys_mem = os_phys_mem();
1135         if (phys_mem) {
1136                 if ((mlock_size + 128 * 1024 * 1024) > phys_mem) {
1137                         mlock_size = phys_mem - 128 * 1024 * 1024;
1138                         fprintf(f_out, "fio: limiting mlocked memory to %lluMiB\n", mlock_size >> 20);
1139                 }
1140         }
1141
1142         ptr = mmap(NULL, mlock_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | OS_MAP_ANON, 0, 0);
1143         if (!ptr) {
1144                 perror("malloc locked mem");
1145                 return NULL;
1146         }
1147         if (mlock(ptr, mlock_size) < 0) {
1148                 munmap(ptr, mlock_size);
1149                 perror("mlock");
1150                 return NULL;
1151         }
1152
1153         return ptr;
1154 }
1155
1156 /*
1157  * Main function for kicking off and reaping jobs, as needed.
1158  */
1159 static void run_threads(void)
1160 {
1161         struct thread_data *td;
1162         unsigned long spent;
1163         int i, todo, nr_running, m_rate, t_rate, nr_started;
1164         void *mlocked_mem;
1165
1166         mlocked_mem = fio_pin_memory();
1167
1168         if (!terse_output) {
1169                 printf("Starting %d thread%s\n", thread_number, thread_number > 1 ? "s" : "");
1170                 fflush(stdout);
1171         }
1172
1173         signal(SIGINT, sig_handler);
1174         signal(SIGALRM, sig_handler);
1175
1176         todo = thread_number;
1177         nr_running = 0;
1178         nr_started = 0;
1179         m_rate = t_rate = 0;
1180
1181         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1182                 td = &threads[i];
1183
1184                 print_status_init(td->thread_number - 1);
1185
1186                 init_disk_util(td);
1187
1188                 if (!td->create_serialize)
1189                         continue;
1190
1191                 /*
1192                  * do file setup here so it happens sequentially,
1193                  * we don't want X number of threads getting their
1194                  * client data interspersed on disk
1195                  */
1196                 if (setup_files(td)) {
1197                         td_set_runstate(td, TD_REAPED);
1198                         todo--;
1199                 }
1200         }
1201
1202         time_init();
1203
1204         while (todo) {
1205                 struct thread_data *map[MAX_JOBS];
1206                 struct timeval this_start;
1207                 int this_jobs = 0, left;
1208
1209                 /*
1210                  * create threads (TD_NOT_CREATED -> TD_CREATED)
1211                  */
1212                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1213                         td = &threads[i];
1214
1215                         if (td->runstate != TD_NOT_CREATED)
1216                                 continue;
1217
1218                         /*
1219                          * never got a chance to start, killed by other
1220                          * thread for some reason
1221                          */
1222                         if (td->terminate) {
1223                                 todo--;
1224                                 continue;
1225                         }
1226
1227                         if (td->start_delay) {
1228                                 spent = mtime_since_genesis();
1229
1230                                 if (td->start_delay * 1000 > spent)
1231                                         continue;
1232                         }
1233
1234                         if (td->stonewall && (nr_started || nr_running))
1235                                 break;
1236
1237                         /*
1238                          * Set state to created. Thread will transition
1239                          * to TD_INITIALIZED when it's done setting up.
1240                          */
1241                         td_set_runstate(td, TD_CREATED);
1242                         map[this_jobs++] = td;
1243                         fio_sem_init(&startup_sem, 1);
1244                         nr_started++;
1245
1246                         if (td->use_thread) {
1247                                 if (pthread_create(&td->thread, NULL, thread_main, td)) {
1248                                         perror("thread_create");
1249                                         nr_started--;
1250                                 }
1251                         } else {
1252                                 if (fork())
1253                                         fio_sem_down(&startup_sem);
1254                                 else {
1255                                         fork_main(shm_id, i);
1256                                         exit(0);
1257                                 }
1258                         }
1259                 }
1260
1261                 /*
1262                  * Wait for the started threads to transition to
1263                  * TD_INITIALIZED.
1264                  */
1265                 gettimeofday(&this_start, NULL);
1266                 left = this_jobs;
1267                 while (left) {
1268                         if (mtime_since_now(&this_start) > JOB_START_TIMEOUT)
1269                                 break;
1270
1271                         usleep(100000);
1272
1273                         for (i = 0; i < this_jobs; i++) {
1274                                 td = map[i];
1275                                 if (!td)
1276                                         continue;
1277                                 if (td->runstate == TD_INITIALIZED) {
1278                                         map[i] = NULL;
1279                                         left--;
1280                                 } else if (td->runstate >= TD_EXITED) {
1281                                         map[i] = NULL;
1282                                         left--;
1283                                         todo--;
1284                                         nr_running++; /* work-around... */
1285                                 }
1286                         }
1287                 }
1288
1289                 if (left) {
1290                         log_err("fio: %d jobs failed to start\n", left);
1291                         for (i = 0; i < this_jobs; i++) {
1292                                 td = map[i];
1293                                 if (!td)
1294                                         continue;
1295                                 kill(td->pid, SIGTERM);
1296                         }
1297                         break;
1298                 }
1299
1300                 /*
1301                  * start created threads (TD_INITIALIZED -> TD_RUNNING).
1302                  */
1303                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1304                         td = &threads[i];
1305
1306                         if (td->runstate != TD_INITIALIZED)
1307                                 continue;
1308
1309                         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
1310                         nr_running++;
1311                         nr_started--;
1312                         m_rate += td->ratemin;
1313                         t_rate += td->rate;
1314                         todo--;
1315                         fio_sem_up(&td->mutex);
1316                 }
1317
1318                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
1319
1320                 if (todo)
1321                         usleep(100000);
1322         }
1323
1324         while (nr_running) {
1325                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
1326                 usleep(10000);
1327         }
1328
1329         update_io_ticks();
1330         fio_unpin_memory(mlocked_mem);
1331 }
1332
1333 int main(int argc, char *argv[])
1334 {
1335         if (parse_options(argc, argv))
1336                 return 1;
1337
1338         if (!thread_number) {
1339                 log_err("Nothing to do\n");
1340                 return 1;
1341         }
1342
1343         disk_util_timer_arm();
1344
1345         run_threads();
1346         show_run_stats();
1347
1348         return 0;
1349 }