[PATCH] examples/disk-zone-profile added
[fio.git] / fio.c
1 /*
2  * fio - the flexible io tester
3  *
4  * Copyright (C) 2005 Jens Axboe <axboe@suse.de>
5  *
6  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  *  (at your option) any later version.
10  *
11  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
12  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  *  GNU General Public License for more details.
15  *
16  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
17  *  along with this program; if not, write to the Free Software
18  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
19  *
20  */
21 #include <stdio.h>
22 #include <stdlib.h>
23 #include <unistd.h>
24 #include <fcntl.h>
25 #include <string.h>
26 #include <errno.h>
27 #include <signal.h>
28 #include <time.h>
29 #include <math.h>
30 #include <assert.h>
31 #include <dirent.h>
32 #include <libgen.h>
33 #include <sys/types.h>
34 #include <sys/stat.h>
35 #include <sys/wait.h>
36 #include <sys/ipc.h>
37 #include <sys/shm.h>
38 #include <sys/ioctl.h>
39 #include <sys/mman.h>
40
41 #include "fio.h"
42 #include "os.h"
43
44 #define MASK    (4095)
45
46 #define ALIGN(buf)      (char *) (((unsigned long) (buf) + MASK) & ~(MASK))
47
48 int groupid = 0;
49 int thread_number = 0;
50 static char run_str[MAX_JOBS + 1];
51 int shm_id = 0;
52 static LIST_HEAD(disk_list);
53 static struct itimerval itimer;
54 static struct timeval genesis;
55
56 static void update_io_ticks(void);
57 static void disk_util_timer_arm(void);
58 static void print_thread_status(void);
59
60 /*
61  * thread life cycle
62  */
63 enum {
64         TD_NOT_CREATED = 0,
65         TD_CREATED,
66         TD_RUNNING,
67         TD_VERIFYING,
68         TD_EXITED,
69         TD_REAPED,
70 };
71
72 #define should_fsync(td)        (td_write(td) && (!(td)->odirect || (td)->override_sync))
73
74 static sem_t startup_sem;
75
76 #define TERMINATE_ALL           (-1)
77
78 static void terminate_threads(int group_id)
79 {
80         int i;
81
82         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
83                 struct thread_data *td = &threads[i];
84
85                 if (group_id == TERMINATE_ALL || groupid == td->groupid) {
86                         td->terminate = 1;
87                         td->start_delay = 0;
88                 }
89         }
90 }
91
92 static void sig_handler(int sig)
93 {
94         switch (sig) {
95                 case SIGALRM:
96                         update_io_ticks();
97                         disk_util_timer_arm();
98                         print_thread_status();
99                         break;
100                 default:
101                         printf("\nfio: terminating on signal\n");
102                         fflush(stdout);
103                         terminate_threads(TERMINATE_ALL);
104                         break;
105         }
106 }
107
108 static unsigned long utime_since(struct timeval *s, struct timeval *e)
109 {
110         double sec, usec;
111
112         sec = e->tv_sec - s->tv_sec;
113         usec = e->tv_usec - s->tv_usec;
114         if (sec > 0 && usec < 0) {
115                 sec--;
116                 usec += 1000000;
117         }
118
119         sec *= (double) 1000000;
120
121         return sec + usec;
122 }
123
124 static unsigned long utime_since_now(struct timeval *s)
125 {
126         struct timeval t;
127
128         gettimeofday(&t, NULL);
129         return utime_since(s, &t);
130 }
131
132 static unsigned long mtime_since(struct timeval *s, struct timeval *e)
133 {
134         double sec, usec;
135
136         sec = e->tv_sec - s->tv_sec;
137         usec = e->tv_usec - s->tv_usec;
138         if (sec > 0 && usec < 0) {
139                 sec--;
140                 usec += 1000000;
141         }
142
143         sec *= (double) 1000;
144         usec /= (double) 1000;
145
146         return sec + usec;
147 }
148
149 static unsigned long mtime_since_now(struct timeval *s)
150 {
151         struct timeval t;
152
153         gettimeofday(&t, NULL);
154         return mtime_since(s, &t);
155 }
156
157 static inline unsigned long msec_now(struct timeval *s)
158 {
159         return s->tv_sec * 1000 + s->tv_usec / 1000;
160 }
161
162 static unsigned long time_since_now(struct timeval *s)
163 {
164         return mtime_since_now(s) / 1000;
165 }
166
167 static int random_map_free(struct thread_data *td, unsigned long long block)
168 {
169         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, block);
170         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, block);
171
172         return (td->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
173 }
174
175 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, unsigned long long *b)
176 {
177         int i;
178
179         *b = 0;
180         i = 0;
181         while ((*b) * td->min_bs < td->io_size) {
182                 if (td->file_map[i] != -1UL) {
183                         *b += ffz(td->file_map[i]);
184                         return 0;
185                 }
186
187                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
188                 i++;
189         }
190
191         return 1;
192 }
193
194 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
195 {
196         unsigned long block = io_u->offset / td->min_bs;
197         unsigned int blocks = 0;
198
199         while (blocks < (io_u->buflen / td->min_bs)) {
200                 unsigned int idx, bit;
201
202                 if (!random_map_free(td, block))
203                         break;
204
205                 idx = RAND_MAP_IDX(td, block);
206                 bit = RAND_MAP_BIT(td, block);
207
208                 assert(idx < td->num_maps);
209
210                 td->file_map[idx] |= (1UL << bit);
211                 block++;
212                 blocks++;
213         }
214
215         if ((blocks * td->min_bs) < io_u->buflen)
216                 io_u->buflen = blocks * td->min_bs;
217 }
218
219 static inline void add_stat_sample(struct io_stat *is, unsigned long val)
220 {
221         if (val > is->max_val)
222                 is->max_val = val;
223         if (val < is->min_val)
224                 is->min_val = val;
225
226         is->val += val;
227         is->val_sq += val * val;
228         is->samples++;
229 }
230
231 static void add_log_sample(struct thread_data *td, struct io_log *iolog,
232                            unsigned long val, int ddir)
233 {
234         if (iolog->nr_samples == iolog->max_samples) {
235                 int new_size = sizeof(struct io_sample) * iolog->max_samples*2;
236
237                 iolog->log = realloc(iolog->log, new_size);
238                 iolog->max_samples <<= 1;
239         }
240
241         iolog->log[iolog->nr_samples].val = val;
242         iolog->log[iolog->nr_samples].time = mtime_since_now(&td->epoch);
243         iolog->log[iolog->nr_samples].ddir = ddir;
244         iolog->nr_samples++;
245 }
246
247 static void add_clat_sample(struct thread_data *td, int ddir,unsigned long msec)
248 {
249         add_stat_sample(&td->clat_stat[ddir], msec);
250
251         if (td->clat_log)
252                 add_log_sample(td, td->clat_log, msec, ddir);
253 }
254
255 static void add_slat_sample(struct thread_data *td, int ddir,unsigned long msec)
256 {
257         add_stat_sample(&td->slat_stat[ddir], msec);
258
259         if (td->slat_log)
260                 add_log_sample(td, td->slat_log, msec, ddir);
261 }
262
263 static void add_bw_sample(struct thread_data *td, int ddir)
264 {
265         unsigned long spent = mtime_since_now(&td->stat_sample_time[ddir]);
266         unsigned long rate;
267
268         if (spent < td->bw_avg_time)
269                 return;
270
271         rate = (td->this_io_bytes[ddir] - td->stat_io_bytes[ddir]) / spent;
272         add_stat_sample(&td->bw_stat[ddir], rate);
273
274         if (td->bw_log)
275                 add_log_sample(td, td->bw_log, rate, ddir);
276
277         gettimeofday(&td->stat_sample_time[ddir], NULL);
278         td->stat_io_bytes[ddir] = td->this_io_bytes[ddir];
279 }
280
281 static int get_next_offset(struct thread_data *td, unsigned long long *offset)
282 {
283         unsigned long long b, rb;
284         long r;
285
286         if (!td->sequential) {
287                 unsigned long max_blocks = td->io_size / td->min_bs;
288                 int loops = 50;
289
290                 do {
291                         lrand48_r(&td->random_state, &r);
292                         b = ((max_blocks - 1) * r / (RAND_MAX+1.0));
293                         rb = b + (td->file_offset / td->min_bs);
294                         loops--;
295                 } while (!random_map_free(td, rb) && loops);
296
297                 if (!loops) {
298                         if (get_next_free_block(td, &b))
299                                 return 1;
300                 }
301         } else
302                 b = td->last_pos / td->min_bs;
303
304         *offset = (b * td->min_bs) + td->file_offset;
305         if (*offset > td->file_size)
306                 return 1;
307
308         return 0;
309 }
310
311 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td)
312 {
313         unsigned int buflen;
314         long r;
315
316         if (td->min_bs == td->max_bs)
317                 buflen = td->min_bs;
318         else {
319                 lrand48_r(&td->bsrange_state, &r);
320                 buflen = (1 + (double) (td->max_bs - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
321                 buflen = (buflen + td->min_bs - 1) & ~(td->min_bs - 1);
322         }
323
324         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir])
325                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir];
326
327         return buflen;
328 }
329
330 /*
331  * busy looping version for the last few usec
332  */
333 static void __usec_sleep(unsigned int usec)
334 {
335         struct timeval start;
336
337         gettimeofday(&start, NULL);
338         while (utime_since_now(&start) < usec)
339                 nop;
340 }
341
342 static void usec_sleep(struct thread_data *td, unsigned long usec)
343 {
344         struct timespec req, rem;
345
346         req.tv_sec = usec / 1000000;
347         req.tv_nsec = usec * 1000 - req.tv_sec * 1000000;
348
349         do {
350                 if (usec < 5000) {
351                         __usec_sleep(usec);
352                         break;
353                 }
354
355                 rem.tv_sec = rem.tv_nsec = 0;
356                 if (nanosleep(&req, &rem) < 0)
357                         break;
358
359                 if ((rem.tv_sec + rem.tv_nsec) == 0)
360                         break;
361
362                 req.tv_nsec = rem.tv_nsec;
363                 req.tv_sec = rem.tv_sec;
364
365                 usec = rem.tv_sec * 1000000 + rem.tv_nsec / 1000;
366         } while (!td->terminate);
367 }
368
369 static void rate_throttle(struct thread_data *td, unsigned long time_spent,
370                           unsigned int bytes)
371 {
372         unsigned long usec_cycle;
373
374         if (!td->rate)
375                 return;
376
377         usec_cycle = td->rate_usec_cycle * (bytes / td->min_bs);
378
379         if (time_spent < usec_cycle) {
380                 unsigned long s = usec_cycle - time_spent;
381
382                 td->rate_pending_usleep += s;
383                 if (td->rate_pending_usleep >= 100000) {
384                         usec_sleep(td, td->rate_pending_usleep);
385                         td->rate_pending_usleep = 0;
386                 }
387         } else {
388                 long overtime = time_spent - usec_cycle;
389
390                 td->rate_pending_usleep -= overtime;
391         }
392 }
393
394 static int check_min_rate(struct thread_data *td, struct timeval *now)
395 {
396         unsigned long spent;
397         unsigned long rate;
398         int ddir = td->ddir;
399
400         /*
401          * allow a 2 second settle period in the beginning
402          */
403         if (mtime_since(&td->start, now) < 2000)
404                 return 0;
405
406         /*
407          * if rate blocks is set, sample is running
408          */
409         if (td->rate_bytes) {
410                 spent = mtime_since(&td->lastrate, now);
411                 if (spent < td->ratecycle)
412                         return 0;
413
414                 rate = (td->this_io_bytes[ddir] - td->rate_bytes) / spent;
415                 if (rate < td->ratemin) {
416                         printf("Client%d: min rate %d not met, got %ldKiB/sec\n", td->thread_number, td->ratemin, rate);
417                         if (rate_quit)
418                                 terminate_threads(td->groupid);
419                         return 1;
420                 }
421         }
422
423         td->rate_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
424         memcpy(&td->lastrate, now, sizeof(*now));
425         return 0;
426 }
427
428 static inline int runtime_exceeded(struct thread_data *td, struct timeval *t)
429 {
430         if (!td->timeout)
431                 return 0;
432         if (mtime_since(&td->epoch, t) >= td->timeout * 1000)
433                 return 1;
434
435         return 0;
436 }
437
438 static void fill_random_bytes(struct thread_data *td,
439                               unsigned char *p, unsigned int len)
440 {
441         unsigned int todo;
442         double r;
443
444         while (len) {
445                 drand48_r(&td->verify_state, &r);
446
447                 /*
448                  * lrand48_r seems to be broken and only fill the bottom
449                  * 32-bits, even on 64-bit archs with 64-bit longs
450                  */
451                 todo = sizeof(r);
452                 if (todo > len)
453                         todo = len;
454
455                 memcpy(p, &r, todo);
456
457                 len -= todo;
458                 p += todo;
459         }
460 }
461
462 static void hexdump(void *buffer, int len)
463 {
464         unsigned char *p = buffer;
465         int i;
466
467         for (i = 0; i < len; i++)
468                 printf("%02x", p[i]);
469         printf("\n");
470 }
471
472 static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u)
473 {
474         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
475         unsigned long c;
476         int ret;
477
478         p += sizeof(*hdr);
479         c = crc32(p, hdr->len - sizeof(*hdr));
480         ret = c != hdr->crc32;
481
482         if (ret) {
483                 fprintf(stderr, "crc32: verify failed at %llu/%u\n", io_u->offset, io_u->buflen);
484                 fprintf(stderr, "crc32: wanted %lx, got %lx\n", hdr->crc32, c);
485         }
486
487         return ret;
488 }
489
490 static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u)
491 {
492         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
493         struct md5_ctx md5_ctx;
494         int ret;
495
496         memset(&md5_ctx, 0, sizeof(md5_ctx));
497         p += sizeof(*hdr);
498         md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - sizeof(*hdr));
499
500         ret = memcmp(hdr->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
501         if (ret) {
502                 fprintf(stderr, "md5: verify failed at %llu/%u\n", io_u->offset, io_u->buflen);
503                 hexdump(hdr->md5_digest, sizeof(hdr->md5_digest));
504                 hexdump(md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
505         }
506
507         return ret;
508 }
509
510 static int verify_io_u(struct io_u *io_u)
511 {
512         struct verify_header *hdr = (struct verify_header *) io_u->buf;
513         int ret;
514
515         if (hdr->fio_magic != FIO_HDR_MAGIC)
516                 return 1;
517
518         if (hdr->verify_type == VERIFY_MD5)
519                 ret = verify_io_u_md5(hdr, io_u);
520         else if (hdr->verify_type == VERIFY_CRC32)
521                 ret = verify_io_u_crc32(hdr, io_u);
522         else {
523                 fprintf(stderr, "Bad verify type %d\n", hdr->verify_type);
524                 ret = 1;
525         }
526
527         return ret;
528 }
529
530 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
531 {
532         hdr->crc32 = crc32(p, len);
533 }
534
535 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
536 {
537         struct md5_ctx md5_ctx;
538
539         memset(&md5_ctx, 0, sizeof(md5_ctx));
540         md5_update(&md5_ctx, p, len);
541         memcpy(hdr->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
542 }
543
544 /*
545  * fill body of io_u->buf with random data and add a header with the
546  * (eg) sha1sum of that data.
547  */
548 static void populate_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
549 {
550         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
551         struct verify_header hdr;
552
553         hdr.fio_magic = FIO_HDR_MAGIC;
554         hdr.len = io_u->buflen;
555         p += sizeof(hdr);
556         fill_random_bytes(td, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
557
558         if (td->verify == VERIFY_MD5) {
559                 fill_md5(&hdr, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
560                 hdr.verify_type = VERIFY_MD5;
561         } else {
562                 fill_crc32(&hdr, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
563                 hdr.verify_type = VERIFY_CRC32;
564         }
565
566         memcpy(io_u->buf, &hdr, sizeof(hdr));
567 }
568
569 static int td_io_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int read)
570 {
571         if (read)
572                 io_u->ddir = DDIR_READ;
573         else
574                 io_u->ddir = DDIR_WRITE;
575
576         if (td->io_prep && td->io_prep(td, io_u))
577                 return 1;
578
579         return 0;
580 }
581
582 static void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
583 {
584         list_del(&io_u->list);
585         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
586         td->cur_depth--;
587 }
588
589 #define queue_full(td)  (list_empty(&(td)->io_u_freelist))
590
591 static struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
592 {
593         struct io_u *io_u;
594
595         if (queue_full(td))
596                 return NULL;
597
598         io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
599         io_u->error = 0;
600         io_u->resid = 0;
601         list_del(&io_u->list);
602         list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
603         td->cur_depth++;
604         return io_u;
605 }
606
607 static struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
608 {
609         struct io_u *io_u;
610
611         io_u = __get_io_u(td);
612         if (!io_u)
613                 return NULL;
614
615         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
616                 td->zone_bytes = 0;
617                 td->last_pos += td->zone_skip;
618         }
619
620         if (get_next_offset(td, &io_u->offset)) {
621                 put_io_u(td, io_u);
622                 return NULL;
623         }
624
625         io_u->buflen = get_next_buflen(td);
626         if (!io_u->buflen) {
627                 put_io_u(td, io_u);
628                 return NULL;
629         }
630
631         if (io_u->buflen + io_u->offset > td->file_size)
632                 io_u->buflen = td->file_size - io_u->offset;
633
634         if (!io_u->buflen) {
635                 put_io_u(td, io_u);
636                 return NULL;
637         }
638
639         if (!td->sequential)
640                 mark_random_map(td, io_u);
641
642         td->last_pos += io_u->buflen;
643
644         if (td->verify != VERIFY_NONE)
645                 populate_io_u(td, io_u);
646
647         if (td_io_prep(td, io_u, td_read(td))) {
648                 put_io_u(td, io_u);
649                 return NULL;
650         }
651
652         gettimeofday(&io_u->start_time, NULL);
653         return io_u;
654 }
655
656 static inline void td_set_runstate(struct thread_data *td, int runstate)
657 {
658         td->old_runstate = td->runstate;
659         td->runstate = runstate;
660 }
661
662 static int get_next_verify(struct thread_data *td,
663                            unsigned long long *offset, unsigned int *len)
664 {
665         struct io_piece *ipo;
666
667         if (list_empty(&td->io_hist_list))
668                 return 1;
669
670         ipo = list_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
671         list_del(&ipo->list);
672
673         *offset = ipo->offset;
674         *len = ipo->len;
675         free(ipo);
676         return 0;
677 }
678
679 static void prune_io_piece_log(struct thread_data *td)
680 {
681         struct io_piece *ipo;
682
683         while (!list_empty(&td->io_hist_list)) {
684                 ipo = list_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
685
686                 list_del(&ipo->list);
687                 free(ipo);
688         }
689 }
690
691 /*
692  * log a succesful write, so we can unwind the log for verify
693  */
694 static void log_io_piece(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
695 {
696         struct io_piece *ipo = malloc(sizeof(struct io_piece));
697         struct list_head *entry;
698
699         INIT_LIST_HEAD(&ipo->list);
700         ipo->offset = io_u->offset;
701         ipo->len = io_u->buflen;
702
703         /*
704          * for random io where the writes extend the file, it will typically
705          * be laid out with the block scattered as written. it's faster to
706          * read them in in that order again, so don't sort
707          */
708         if (td->sequential || !td->overwrite) {
709                 list_add_tail(&ipo->list, &td->io_hist_list);
710                 return;
711         }
712
713         /*
714          * for random io, sort the list so verify will run faster
715          */
716         entry = &td->io_hist_list;
717         while ((entry = entry->prev) != &td->io_hist_list) {
718                 struct io_piece *__ipo = list_entry(entry, struct io_piece, list);
719
720                 if (__ipo->offset < ipo->offset)
721                         break;
722         }
723
724         list_add(&ipo->list, entry);
725 }
726
727 static int sync_td(struct thread_data *td)
728 {
729         if (td->io_sync)
730                 return td->io_sync(td);
731
732         return 0;
733 }
734
735 static int io_u_getevents(struct thread_data *td, int min, int max,
736                           struct timespec *t)
737 {
738         return td->io_getevents(td, min, max, t);
739 }
740
741 static int io_u_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
742 {
743         gettimeofday(&io_u->issue_time, NULL);
744
745         return td->io_queue(td, io_u);
746 }
747
748 #define iocb_time(iocb) ((unsigned long) (iocb)->data)
749
750 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
751                          struct io_completion_data *icd)
752 {
753         struct timeval e;
754         unsigned long msec;
755
756         gettimeofday(&e, NULL);
757
758         if (!io_u->error) {
759                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
760                 int idx = io_u->ddir;
761
762                 td->io_blocks[idx]++;
763                 td->io_bytes[idx] += bytes;
764                 td->zone_bytes += bytes;
765                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
766
767                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &e);
768
769                 add_clat_sample(td, io_u->ddir, msec);
770                 add_bw_sample(td, io_u->ddir);
771
772                 if (td_write(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
773                         log_io_piece(td, io_u);
774
775                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
776         } else
777                 icd->error = io_u->error;
778 }
779
780 static void ios_completed(struct thread_data *td,struct io_completion_data *icd)
781 {
782         struct io_u *io_u;
783         int i;
784
785         icd->error = 0;
786         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
787
788         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
789                 io_u = td->io_event(td, i);
790
791                 io_completed(td, io_u, icd);
792                 put_io_u(td, io_u);
793         }
794 }
795
796 static void cleanup_pending_aio(struct thread_data *td)
797 {
798         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
799         struct list_head *entry, *n;
800         struct io_completion_data icd;
801         struct io_u *io_u;
802         int r;
803
804         /*
805          * get immediately available events, if any
806          */
807         r = io_u_getevents(td, 0, td->cur_depth, &ts);
808         if (r > 0) {
809                 icd.nr = r;
810                 ios_completed(td, &icd);
811         }
812
813         /*
814          * now cancel remaining active events
815          */
816         if (td->io_cancel) {
817                 list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_busylist) {
818                         io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
819
820                         r = td->io_cancel(td, io_u);
821                         if (!r)
822                                 put_io_u(td, io_u);
823                 }
824         }
825
826         if (td->cur_depth) {
827                 r = io_u_getevents(td, td->cur_depth, td->cur_depth, NULL);
828                 if (r > 0) {
829                         icd.nr = r;
830                         ios_completed(td, &icd);
831                 }
832         }
833 }
834
835 static int do_io_u_verify(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
836 {
837         struct io_u *v_io_u = *io_u;
838         int ret = 0;
839
840         if (v_io_u) {
841                 ret = verify_io_u(v_io_u);
842                 put_io_u(td, v_io_u);
843                 *io_u = NULL;
844         }
845
846         return ret;
847 }
848
849 static void do_verify(struct thread_data *td)
850 {
851         struct timeval t;
852         struct io_u *io_u, *v_io_u = NULL;
853         struct io_completion_data icd;
854         int ret;
855
856         td_set_runstate(td, TD_VERIFYING);
857
858         do {
859                 if (td->terminate)
860                         break;
861
862                 gettimeofday(&t, NULL);
863                 if (runtime_exceeded(td, &t))
864                         break;
865
866                 io_u = __get_io_u(td);
867                 if (!io_u)
868                         break;
869
870                 if (get_next_verify(td, &io_u->offset, &io_u->buflen)) {
871                         put_io_u(td, io_u);
872                         break;
873                 }
874
875                 if (td_io_prep(td, io_u, 1)) {
876                         put_io_u(td, io_u);
877                         break;
878                 }
879
880                 ret = io_u_queue(td, io_u);
881                 if (ret) {
882                         put_io_u(td, io_u);
883                         td_verror(td, ret);
884                         break;
885                 }
886
887                 /*
888                  * we have one pending to verify, do that while
889                  * we are doing io on the next one
890                  */
891                 if (do_io_u_verify(td, &v_io_u))
892                         break;
893
894                 ret = io_u_getevents(td, 1, 1, NULL);
895                 if (ret != 1) {
896                         if (ret < 0)
897                                 td_verror(td, ret);
898                         break;
899                 }
900
901                 v_io_u = td->io_event(td, 0);
902                 icd.nr = 1;
903                 icd.error = 0;
904                 io_completed(td, v_io_u, &icd);
905
906                 if (icd.error) {
907                         td_verror(td, icd.error);
908                         put_io_u(td, v_io_u);
909                         v_io_u = NULL;
910                         break;
911                 }
912
913                 /*
914                  * if we can't submit more io, we need to verify now
915                  */
916                 if (queue_full(td) && do_io_u_verify(td, &v_io_u))
917                         break;
918
919         } while (1);
920
921         do_io_u_verify(td, &v_io_u);
922
923         if (td->cur_depth)
924                 cleanup_pending_aio(td);
925
926         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
927 }
928
929 static void do_io(struct thread_data *td)
930 {
931         struct io_completion_data icd;
932         struct timeval s, e;
933         unsigned long usec;
934
935         while (td->this_io_bytes[td->ddir] < td->io_size) {
936                 struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
937                 struct timespec *timeout;
938                 int ret, min_evts = 0;
939                 struct io_u *io_u;
940
941                 if (td->terminate)
942                         break;
943
944                 io_u = get_io_u(td);
945                 if (!io_u)
946                         break;
947
948                 memcpy(&s, &io_u->start_time, sizeof(s));
949
950                 ret = io_u_queue(td, io_u);
951                 if (ret) {
952                         put_io_u(td, io_u);
953                         td_verror(td, ret);
954                         break;
955                 }
956
957                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, mtime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time));
958
959                 if (td->cur_depth < td->iodepth) {
960                         timeout = &ts;
961                         min_evts = 0;
962                 } else {
963                         timeout = NULL;
964                         min_evts = 1;
965                 }
966
967                 ret = io_u_getevents(td, min_evts, td->cur_depth, timeout);
968                 if (ret < 0) {
969                         td_verror(td, ret);
970                         break;
971                 } else if (!ret)
972                         continue;
973
974                 icd.nr = ret;
975                 ios_completed(td, &icd);
976                 if (icd.error) {
977                         td_verror(td, icd.error);
978                         break;
979                 }
980
981                 /*
982                  * the rate is batched for now, it should work for batches
983                  * of completions except the very first one which may look
984                  * a little bursty
985                  */
986                 gettimeofday(&e, NULL);
987                 usec = utime_since(&s, &e);
988
989                 rate_throttle(td, usec, icd.bytes_done[td->ddir]);
990
991                 if (check_min_rate(td, &e)) {
992                         td_verror(td, ENOMEM);
993                         break;
994                 }
995
996                 if (runtime_exceeded(td, &e))
997                         break;
998
999                 if (td->thinktime)
1000                         usec_sleep(td, td->thinktime);
1001
1002                 if (should_fsync(td) && td->fsync_blocks &&
1003                     (td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks) == 0)
1004                         sync_td(td);
1005         }
1006
1007         if (td->cur_depth)
1008                 cleanup_pending_aio(td);
1009
1010         if (should_fsync(td))
1011                 sync_td(td);
1012 }
1013
1014 static void cleanup_io(struct thread_data *td)
1015 {
1016         if (td->io_cleanup)
1017                 td->io_cleanup(td);
1018 }
1019
1020 static int init_io(struct thread_data *td)
1021 {
1022         if (td->io_engine == FIO_SYNCIO)
1023                 return fio_syncio_init(td);
1024         else if (td->io_engine == FIO_MMAPIO)
1025                 return fio_mmapio_init(td);
1026         else if (td->io_engine == FIO_LIBAIO)
1027                 return fio_libaio_init(td);
1028         else if (td->io_engine == FIO_POSIXAIO)
1029                 return fio_posixaio_init(td);
1030         else if (td->io_engine == FIO_SGIO)
1031                 return fio_sgio_init(td);
1032         else {
1033                 fprintf(stderr, "bad io_engine %d\n", td->io_engine);
1034                 return 1;
1035         }
1036 }
1037
1038 static void cleanup_io_u(struct thread_data *td)
1039 {
1040         struct list_head *entry, *n;
1041         struct io_u *io_u;
1042
1043         list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_freelist) {
1044                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
1045
1046                 list_del(&io_u->list);
1047                 free(io_u);
1048         }
1049
1050         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
1051                 free(td->orig_buffer);
1052         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
1053                 struct shmid_ds sbuf;
1054
1055                 shmdt(td->orig_buffer);
1056                 shmctl(td->shm_id, IPC_RMID, &sbuf);
1057         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP)
1058                 munmap(td->orig_buffer, td->orig_buffer_size);
1059         else
1060                 fprintf(stderr, "Bad memory type %d\n", td->mem_type);
1061
1062         td->orig_buffer = NULL;
1063 }
1064
1065 static int init_io_u(struct thread_data *td)
1066 {
1067         struct io_u *io_u;
1068         int i, max_units;
1069         char *p;
1070
1071         if (td->io_engine & FIO_SYNCIO)
1072                 max_units = 1;
1073         else
1074                 max_units = td->iodepth;
1075
1076         td->orig_buffer_size = td->max_bs * max_units + MASK;
1077
1078         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
1079                 td->orig_buffer = malloc(td->orig_buffer_size);
1080         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
1081                 td->shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, td->orig_buffer_size, IPC_CREAT | 0600);
1082                 if (td->shm_id < 0) {
1083                         td_verror(td, errno);
1084                         perror("shmget");
1085                         return 1;
1086                 }
1087
1088                 td->orig_buffer = shmat(td->shm_id, NULL, 0);
1089                 if (td->orig_buffer == (void *) -1) {
1090                         td_verror(td, errno);
1091                         perror("shmat");
1092                         td->orig_buffer = NULL;
1093                         return 1;
1094                 }
1095         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP) {
1096                 td->orig_buffer = mmap(NULL, td->orig_buffer_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | OS_MAP_ANON, 0, 0);
1097                 if (td->orig_buffer == MAP_FAILED) {
1098                         td_verror(td, errno);
1099                         perror("mmap");
1100                         td->orig_buffer = NULL;
1101                         return 1;
1102                 }
1103         }
1104
1105         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_freelist);
1106         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_busylist);
1107         INIT_LIST_HEAD(&td->io_hist_list);
1108
1109         p = ALIGN(td->orig_buffer);
1110         for (i = 0; i < max_units; i++) {
1111                 io_u = malloc(sizeof(*io_u));
1112                 memset(io_u, 0, sizeof(*io_u));
1113                 INIT_LIST_HEAD(&io_u->list);
1114
1115                 io_u->buf = p + td->max_bs * i;
1116                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
1117         }
1118
1119         return 0;
1120 }
1121
1122 static int create_file(struct thread_data *td, unsigned long long size,
1123                        int extend)
1124 {
1125         unsigned long long left;
1126         unsigned int bs;
1127         int r, oflags;
1128         char *b;
1129
1130         /*
1131          * unless specifically asked for overwrite, let normal io extend it
1132          */
1133         if (td_write(td) && !td->overwrite)
1134                 return 0;
1135
1136         if (!size) {
1137                 fprintf(stderr, "Need size for create\n");
1138                 td_verror(td, EINVAL);
1139                 return 1;
1140         }
1141
1142         if (!extend) {
1143                 oflags = O_CREAT | O_TRUNC;
1144                 printf("Client%d: Laying out IO file (%LuMiB)\n", td->thread_number, size >> 20);
1145         } else {
1146                 oflags = O_APPEND;
1147                 printf("Client%d: Extending IO file (%Lu -> %LuMiB)\n", td->thread_number, (td->file_size - size) >> 20, td->file_size >> 20);
1148         }
1149
1150         td->fd = open(td->file_name, O_WRONLY | oflags, 0644);
1151         if (td->fd < 0) {
1152                 td_verror(td, errno);
1153                 return 1;
1154         }
1155
1156         if (!extend && ftruncate(td->fd, td->file_size) == -1) {
1157                 td_verror(td, errno);
1158                 return 1;
1159         }
1160
1161         td->io_size = td->file_size;
1162         b = malloc(td->max_bs);
1163         memset(b, 0, td->max_bs);
1164
1165         left = size;
1166         while (left && !td->terminate) {
1167                 bs = td->max_bs;
1168                 if (bs > left)
1169                         bs = left;
1170
1171                 r = write(td->fd, b, bs);
1172
1173                 if (r == (int) bs) {
1174                         left -= bs;
1175                         continue;
1176                 } else {
1177                         if (r < 0)
1178                                 td_verror(td, errno);
1179                         else
1180                                 td_verror(td, EIO);
1181
1182                         break;
1183                 }
1184         }
1185
1186         if (td->terminate)
1187                 unlink(td->file_name);
1188         else if (td->create_fsync)
1189                 fsync(td->fd);
1190
1191         close(td->fd);
1192         td->fd = -1;
1193         free(b);
1194         return 0;
1195 }
1196
1197 static int file_size(struct thread_data *td)
1198 {
1199         struct stat st;
1200
1201         if (fstat(td->fd, &st) == -1) {
1202                 td_verror(td, errno);
1203                 return 1;
1204         }
1205
1206         if (!td->file_size)
1207                 td->file_size = st.st_size;
1208
1209         return 0;
1210 }
1211
1212 static int bdev_size(struct thread_data *td)
1213 {
1214         size_t bytes;
1215         int r;
1216
1217         r = blockdev_size(td->fd, &bytes);
1218         if (r) {
1219                 td_verror(td, r);
1220                 return 1;
1221         }
1222
1223         /*
1224          * no extend possibilities, so limit size to device size if too large
1225          */
1226         if (!td->file_size || td->file_size > bytes)
1227                 td->file_size = bytes;
1228
1229         return 0;
1230 }
1231
1232 static int get_file_size(struct thread_data *td)
1233 {
1234         int ret;
1235
1236         if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE)
1237                 ret = file_size(td);
1238         else
1239                 ret = bdev_size(td);
1240
1241         if (ret)
1242                 return ret;
1243
1244         if (td->file_offset > td->file_size) {
1245                 fprintf(stderr, "Client%d: offset larger than length (%Lu > %Lu)\n", td->thread_number, td->file_offset, td->file_size);
1246                 return 1;
1247         }
1248
1249         td->io_size = td->file_size - td->file_offset;
1250         if (td->io_size == 0) {
1251                 fprintf(stderr, "Client%d: no io blocks\n", td->thread_number);
1252                 td_verror(td, EINVAL);
1253                 return 1;
1254         }
1255
1256         if (!td->zone_size)
1257                 td->zone_size = td->io_size;
1258
1259         td->total_io_size = td->io_size * td->loops;
1260         return 0;
1261 }
1262
1263 static int setup_file_mmap(struct thread_data *td)
1264 {
1265         int flags;
1266
1267         if (td_read(td))
1268                 flags = PROT_READ;
1269         else {
1270                 flags = PROT_WRITE;
1271
1272                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
1273                         flags |= PROT_READ;
1274         }
1275
1276         td->mmap = mmap(NULL, td->file_size, flags, MAP_SHARED, td->fd, td->file_offset);
1277         if (td->mmap == MAP_FAILED) {
1278                 td->mmap = NULL;
1279                 td_verror(td, errno);
1280                 return 1;
1281         }
1282
1283         if (td->invalidate_cache) {
1284                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_DONTNEED) < 0) {
1285                         td_verror(td, errno);
1286                         return 1;
1287                 }
1288         }
1289
1290         if (td->sequential) {
1291                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_SEQUENTIAL) < 0) {
1292                         td_verror(td, errno);
1293                         return 1;
1294                 }
1295         } else {
1296                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_RANDOM) < 0) {
1297                         td_verror(td, errno);
1298                         return 1;
1299                 }
1300         }
1301
1302         return 0;
1303 }
1304
1305 static int setup_file_plain(struct thread_data *td)
1306 {
1307         if (td->invalidate_cache) {
1308                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_DONTNEED) < 0) {
1309                         td_verror(td, errno);
1310                         return 1;
1311                 }
1312         }
1313
1314         if (td->sequential) {
1315                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_SEQUENTIAL) < 0) {
1316                         td_verror(td, errno);
1317                         return 1;
1318                 }
1319         } else {
1320                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_RANDOM) < 0) {
1321                         td_verror(td, errno);
1322                         return 1;
1323                 }
1324         }
1325
1326         return 0;
1327 }
1328
1329 static int setup_file(struct thread_data *td)
1330 {
1331         struct stat st;
1332         int flags = 0;
1333
1334         if (stat(td->file_name, &st) == -1) {
1335                 if (errno != ENOENT) {
1336                         td_verror(td, errno);
1337                         return 1;
1338                 }
1339                 if (!td->create_file) {
1340                         td_verror(td, ENOENT);
1341                         return 1;
1342                 }
1343                 if (create_file(td, td->file_size, 0))
1344                         return 1;
1345         } else if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
1346                 if (st.st_size < td->file_size) {
1347                         if (create_file(td, td->file_size - st.st_size, 1))
1348                                 return 1;
1349                 }
1350         }
1351
1352         if (td->odirect)
1353                 flags |= O_DIRECT;
1354
1355         if (td_read(td))
1356                 td->fd = open(td->file_name, flags | O_RDONLY);
1357         else {
1358                 if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
1359                         if (!td->overwrite)
1360                                 flags |= O_TRUNC;
1361
1362                         flags |= O_CREAT;
1363                 }
1364                 if (td->sync_io)
1365                         flags |= O_SYNC;
1366
1367                 flags |= O_RDWR;
1368
1369                 td->fd = open(td->file_name, flags, 0600);
1370         }
1371
1372         if (td->fd == -1) {
1373                 td_verror(td, errno);
1374                 return 1;
1375         }
1376
1377         if (get_file_size(td))
1378                 return 1;
1379
1380         if (td->io_engine != FIO_MMAPIO)
1381                 return setup_file_plain(td);
1382         else
1383                 return setup_file_mmap(td);
1384 }
1385
1386 static int check_dev_match(dev_t dev, char *path)
1387 {
1388         unsigned int major, minor;
1389         char line[256], *p;
1390         FILE *f;
1391
1392         f = fopen(path, "r");
1393         if (!f) {
1394                 perror("open path");
1395                 return 1;
1396         }
1397
1398         p = fgets(line, sizeof(line), f);
1399         if (!p) {
1400                 fclose(f);
1401                 return 1;
1402         }
1403
1404         if (sscanf(p, "%u:%u", &major, &minor) != 2) {
1405                 fclose(f);
1406                 return 1;
1407         }
1408
1409         if (((major << 8) | minor) == dev) {
1410                 fclose(f);
1411                 return 0;
1412         }
1413
1414         fclose(f);
1415         return 1;
1416 }
1417
1418 static int find_block_dir(dev_t dev, char *path)
1419 {
1420         struct dirent *dir;
1421         struct stat st;
1422         int found = 0;
1423         DIR *D;
1424
1425         D = opendir(path);
1426         if (!D)
1427                 return 0;
1428
1429         while ((dir = readdir(D)) != NULL) {
1430                 char full_path[256];
1431
1432                 if (!strcmp(dir->d_name, ".") || !strcmp(dir->d_name, ".."))
1433                         continue;
1434                 if (!strcmp(dir->d_name, "device"))
1435                         continue;
1436
1437                 sprintf(full_path, "%s/%s", path, dir->d_name);
1438
1439                 if (!strcmp(dir->d_name, "dev")) {
1440                         if (!check_dev_match(dev, full_path)) {
1441                                 found = 1;
1442                                 break;
1443                         }
1444                 }
1445
1446                 if (stat(full_path, &st) == -1) {
1447                         perror("stat");
1448                         break;
1449                 }
1450
1451                 if (!S_ISDIR(st.st_mode) || S_ISLNK(st.st_mode))
1452                         continue;
1453
1454                 found = find_block_dir(dev, full_path);
1455                 if (found) {
1456                         strcpy(path, full_path);
1457                         break;
1458                 }
1459         }
1460
1461         closedir(D);
1462         return found;
1463 }
1464
1465 static int get_io_ticks(struct disk_util *du, struct disk_util_stat *dus)
1466 {
1467         unsigned in_flight;
1468         char line[256];
1469         FILE *f;
1470         char *p;
1471
1472         f = fopen(du->path, "r");
1473         if (!f)
1474                 return 1;
1475
1476         p = fgets(line, sizeof(line), f);
1477         if (!p) {
1478                 fclose(f);
1479                 return 1;
1480         }
1481
1482         if (sscanf(p, "%u %u %llu %u %u %u %llu %u %u %u %u\n", &dus->ios[0], &dus->merges[0], &dus->sectors[0], &dus->ticks[0], &dus->ios[1], &dus->merges[1], &dus->sectors[1], &dus->ticks[1], &in_flight, &dus->io_ticks, &dus->time_in_queue) != 11) {
1483                 fclose(f);
1484                 return 1;
1485         }
1486
1487         fclose(f);
1488         return 0;
1489 }
1490
1491 static void update_io_tick_disk(struct disk_util *du)
1492 {
1493         struct disk_util_stat __dus, *dus, *ldus;
1494         struct timeval t;
1495
1496         if (get_io_ticks(du, &__dus))
1497                 return;
1498
1499         dus = &du->dus;
1500         ldus = &du->last_dus;
1501
1502         dus->sectors[0] += (__dus.sectors[0] - ldus->sectors[0]);
1503         dus->sectors[1] += (__dus.sectors[1] - ldus->sectors[1]);
1504         dus->ios[0] += (__dus.ios[0] - ldus->ios[0]);
1505         dus->ios[1] += (__dus.ios[1] - ldus->ios[1]);
1506         dus->merges[0] += (__dus.merges[0] - ldus->merges[0]);
1507         dus->merges[1] += (__dus.merges[1] - ldus->merges[1]);
1508         dus->ticks[0] += (__dus.ticks[0] - ldus->ticks[0]);
1509         dus->ticks[1] += (__dus.ticks[1] - ldus->ticks[1]);
1510         dus->io_ticks += (__dus.io_ticks - ldus->io_ticks);
1511         dus->time_in_queue += (__dus.time_in_queue - ldus->time_in_queue);
1512
1513         gettimeofday(&t, NULL);
1514         du->msec += mtime_since(&du->time, &t);
1515         memcpy(&du->time, &t, sizeof(t));
1516         memcpy(ldus, &__dus, sizeof(__dus));
1517 }
1518
1519 static void update_io_ticks(void)
1520 {
1521         struct list_head *entry;
1522         struct disk_util *du;
1523
1524         list_for_each(entry, &disk_list) {
1525                 du = list_entry(entry, struct disk_util, list);
1526                 update_io_tick_disk(du);
1527         }
1528 }
1529
1530 static int disk_util_exists(dev_t dev)
1531 {
1532         struct list_head *entry;
1533         struct disk_util *du;
1534
1535         list_for_each(entry, &disk_list) {
1536                 du = list_entry(entry, struct disk_util, list);
1537
1538                 if (du->dev == dev)
1539                         return 1;
1540         }
1541
1542         return 0;
1543 }
1544
1545 static void disk_util_add(dev_t dev, char *path)
1546 {
1547         struct disk_util *du = malloc(sizeof(*du));
1548
1549         memset(du, 0, sizeof(*du));
1550         INIT_LIST_HEAD(&du->list);
1551         sprintf(du->path, "%s/stat", path);
1552         du->name = strdup(basename(path));
1553         du->dev = dev;
1554
1555         gettimeofday(&du->time, NULL);
1556         get_io_ticks(du, &du->last_dus);
1557
1558         list_add_tail(&du->list, &disk_list);
1559 }
1560
1561 static void init_disk_util(struct thread_data *td)
1562 {
1563         struct stat st;
1564         char foo[256], tmp[256];
1565         dev_t dev;
1566         char *p;
1567
1568         if (!td->do_disk_util)
1569                 return;
1570
1571         if (!stat(td->file_name, &st)) {
1572                 if (S_ISBLK(st.st_mode))
1573                         dev = st.st_rdev;
1574                 else
1575                         dev = st.st_dev;
1576         } else {
1577                 /*
1578                  * must be a file, open "." in that path
1579                  */
1580                 strcpy(foo, td->file_name);
1581                 p = dirname(foo);
1582                 if (stat(p, &st)) {
1583                         perror("disk util stat");
1584                         return;
1585                 }
1586
1587                 dev = st.st_dev;
1588         }
1589
1590         if (disk_util_exists(dev))
1591                 return;
1592                 
1593         sprintf(foo, "/sys/block");
1594         if (!find_block_dir(dev, foo))
1595                 return;
1596
1597         /*
1598          * if this is inside a partition dir, jump back to parent
1599          */
1600         sprintf(tmp, "%s/queue", foo);
1601         if (stat(tmp, &st)) {
1602                 p = dirname(foo);
1603                 sprintf(tmp, "%s/queue", p);
1604                 if (stat(tmp, &st)) {
1605                         fprintf(stderr, "unknown sysfs layout\n");
1606                         return;
1607                 }
1608                 sprintf(foo, "%s", p);
1609         }
1610
1611         disk_util_add(dev, foo);
1612 }
1613
1614 static void disk_util_timer_arm(void)
1615 {
1616         itimer.it_value.tv_sec = 0;
1617         itimer.it_value.tv_usec = DISK_UTIL_MSEC * 1000;
1618         setitimer(ITIMER_REAL, &itimer, NULL);
1619 }
1620
1621 static void clear_io_state(struct thread_data *td)
1622 {
1623         if (td->io_engine == FIO_SYNCIO)
1624                 lseek(td->fd, SEEK_SET, 0);
1625
1626         td->last_pos = 0;
1627         td->stat_io_bytes[0] = td->stat_io_bytes[1] = 0;
1628         td->this_io_bytes[0] = td->this_io_bytes[1] = 0;
1629         td->zone_bytes = 0;
1630
1631         if (td->file_map)
1632                 memset(td->file_map, 0, td->num_maps * sizeof(long));
1633 }
1634
1635 static void update_rusage_stat(struct thread_data *td)
1636 {
1637         if (!(td->runtime[0] + td->runtime[1]))
1638                 return;
1639
1640         getrusage(RUSAGE_SELF, &td->ru_end);
1641
1642         td->usr_time += mtime_since(&td->ru_start.ru_utime, &td->ru_end.ru_utime);
1643         td->sys_time += mtime_since(&td->ru_start.ru_stime, &td->ru_end.ru_stime);
1644         td->ctx += td->ru_end.ru_nvcsw + td->ru_end.ru_nivcsw - (td->ru_start.ru_nvcsw + td->ru_start.ru_nivcsw);
1645
1646         
1647         memcpy(&td->ru_start, &td->ru_end, sizeof(td->ru_end));
1648 }
1649
1650 static void *thread_main(void *data)
1651 {
1652         struct thread_data *td = data;
1653         int ret = 1;
1654
1655         if (!td->use_thread)
1656                 setsid();
1657
1658         td->pid = getpid();
1659
1660         if (init_io_u(td))
1661                 goto err;
1662
1663         if (fio_setaffinity(td) == -1) {
1664                 td_verror(td, errno);
1665                 goto err;
1666         }
1667
1668         if (init_io(td))
1669                 goto err;
1670
1671         if (td->ioprio) {
1672                 if (ioprio_set(IOPRIO_WHO_PROCESS, 0, td->ioprio) == -1) {
1673                         td_verror(td, errno);
1674                         goto err;
1675                 }
1676         }
1677
1678         sem_post(&startup_sem);
1679         sem_wait(&td->mutex);
1680
1681         if (!td->create_serialize && setup_file(td))
1682                 goto err;
1683
1684         if (init_random_state(td))
1685                 goto err;
1686
1687         gettimeofday(&td->epoch, NULL);
1688
1689         while (td->loops--) {
1690                 getrusage(RUSAGE_SELF, &td->ru_start);
1691                 gettimeofday(&td->start, NULL);
1692                 memcpy(&td->stat_sample_time, &td->start, sizeof(td->start));
1693
1694                 if (td->ratemin)
1695                         memcpy(&td->lastrate, &td->stat_sample_time, sizeof(td->lastrate));
1696
1697                 clear_io_state(td);
1698                 prune_io_piece_log(td);
1699
1700                 do_io(td);
1701
1702                 td->runtime[td->ddir] += mtime_since_now(&td->start);
1703                 update_rusage_stat(td);
1704
1705                 if (td->error || td->terminate)
1706                         break;
1707
1708                 if (td->verify == VERIFY_NONE)
1709                         continue;
1710
1711                 clear_io_state(td);
1712                 gettimeofday(&td->start, NULL);
1713
1714                 do_verify(td);
1715
1716                 td->runtime[DDIR_READ] += mtime_since_now(&td->start);
1717
1718                 if (td->error || td->terminate)
1719                         break;
1720         }
1721
1722         ret = 0;
1723
1724         if (td->bw_log)
1725                 finish_log(td, td->bw_log, "bw");
1726         if (td->slat_log)
1727                 finish_log(td, td->slat_log, "slat");
1728         if (td->clat_log)
1729                 finish_log(td, td->clat_log, "clat");
1730
1731         if (exitall_on_terminate)
1732                 terminate_threads(td->groupid);
1733
1734 err:
1735         if (td->fd != -1) {
1736                 close(td->fd);
1737                 td->fd = -1;
1738         }
1739         if (td->mmap)
1740                 munmap(td->mmap, td->file_size);
1741         cleanup_io(td);
1742         cleanup_io_u(td);
1743         if (ret) {
1744                 sem_post(&startup_sem);
1745                 sem_wait(&td->mutex);
1746         }
1747         td_set_runstate(td, TD_EXITED);
1748         return NULL;
1749
1750 }
1751
1752 static void *fork_main(int shmid, int offset)
1753 {
1754         struct thread_data *td;
1755         void *data;
1756
1757         data = shmat(shmid, NULL, 0);
1758         if (data == (void *) -1) {
1759                 perror("shmat");
1760                 return NULL;
1761         }
1762
1763         td = data + offset * sizeof(struct thread_data);
1764         thread_main(td);
1765         shmdt(data);
1766         return NULL;
1767 }
1768
1769 static int calc_lat(struct io_stat *is, unsigned long *min, unsigned long *max,
1770                     double *mean, double *dev)
1771 {
1772         double n;
1773
1774         if (is->samples == 0)
1775                 return 0;
1776
1777         *min = is->min_val;
1778         *max = is->max_val;
1779
1780         n = (double) is->samples;
1781         *mean = (double) is->val / n;
1782         *dev = sqrt(((double) is->val_sq - (*mean * *mean) / n) / (n - 1));
1783         if (!(*min + *max) && !(*mean + *dev))
1784                 return 0;
1785
1786         return 1;
1787 }
1788
1789 static void show_ddir_status(struct thread_data *td, struct group_run_stats *rs,
1790                              int ddir)
1791 {
1792         char *ddir_str[] = { "read ", "write" };
1793         unsigned long min, max, bw;
1794         double mean, dev;
1795
1796         if (!td->runtime[ddir])
1797                 return;
1798
1799         bw = td->io_bytes[ddir] / td->runtime[ddir];
1800         printf("  %s: io=%6luMiB, bw=%6luKiB/s, runt=%6lumsec\n", ddir_str[ddir], td->io_bytes[ddir] >> 20, bw, td->runtime[ddir]);
1801
1802         if (calc_lat(&td->slat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
1803                 printf("    slat (msec): min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, dev=%5.02f\n", min, max, mean, dev);
1804
1805         if (calc_lat(&td->clat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
1806                 printf("    clat (msec): min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, dev=%5.02f\n", min, max, mean, dev);
1807
1808         if (calc_lat(&td->bw_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
1809                 double p_of_agg;
1810
1811                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[ddir];
1812                 printf("    bw (KiB/s) : min=%5lu, max=%5lu, per=%3.2f%%, avg=%5.02f, dev=%5.02f\n", min, max, p_of_agg, mean, dev);
1813         }
1814 }
1815
1816 static void show_thread_status(struct thread_data *td,
1817                                struct group_run_stats *rs)
1818 {
1819         double usr_cpu, sys_cpu;
1820
1821         if (!(td->io_bytes[0] + td->io_bytes[1]) && !td->error)
1822                 return;
1823
1824         printf("Client%d (groupid=%d): err=%2d:\n", td->thread_number, td->groupid, td->error);
1825
1826         show_ddir_status(td, rs, td->ddir);
1827         show_ddir_status(td, rs, td->ddir ^ 1);
1828
1829         if (td->runtime[0] + td->runtime[1]) {
1830                 double runt = td->runtime[0] + td->runtime[1];
1831
1832                 usr_cpu = (double) td->usr_time * 100 / runt;
1833                 sys_cpu = (double) td->sys_time * 100 / runt;
1834         } else {
1835                 usr_cpu = 0;
1836                 sys_cpu = 0;
1837         }
1838
1839         printf("  cpu          : usr=%3.2f%%, sys=%3.2f%%, ctx=%lu\n", usr_cpu, sys_cpu, td->ctx);
1840 }
1841
1842 static void check_str_update(struct thread_data *td)
1843 {
1844         char c = run_str[td->thread_number - 1];
1845
1846         if (td->runstate == td->old_runstate)
1847                 return;
1848
1849         switch (td->runstate) {
1850                 case TD_REAPED:
1851                         c = '_';
1852                         break;
1853                 case TD_EXITED:
1854                         c = 'E';
1855                         break;
1856                 case TD_RUNNING:
1857                         if (td_read(td)) {
1858                                 if (td->sequential)
1859                                         c = 'R';
1860                                 else
1861                                         c = 'r';
1862                         } else {
1863                                 if (td->sequential)
1864                                         c = 'W';
1865                                 else
1866                                         c = 'w';
1867                         }
1868                         break;
1869                 case TD_VERIFYING:
1870                         c = 'V';
1871                         break;
1872                 case TD_CREATED:
1873                         c = 'C';
1874                         break;
1875                 case TD_NOT_CREATED:
1876                         c = 'P';
1877                         break;
1878                 default:
1879                         printf("state %d\n", td->runstate);
1880         }
1881
1882         run_str[td->thread_number - 1] = c;
1883         td->old_runstate = td->runstate;
1884 }
1885
1886 static void eta_to_str(char *str, int eta_sec)
1887 {
1888         unsigned int d, h, m, s;
1889         static int always_d, always_h;
1890
1891         d = h = m = s = 0;
1892
1893         s = eta_sec % 60;
1894         eta_sec /= 60;
1895         m = eta_sec % 60;
1896         eta_sec /= 60;
1897         h = eta_sec % 24;
1898         eta_sec /= 24;
1899         d = eta_sec;
1900
1901         if (d || always_d) {
1902                 always_d = 1;
1903                 str += sprintf(str, "%02dd:", d);
1904         }
1905         if (h || always_h) {
1906                 always_h = 1;
1907                 str += sprintf(str, "%02dh:", h);
1908         }
1909
1910         str += sprintf(str, "%02dm:", m);
1911         str += sprintf(str, "%02ds", s);
1912 }
1913
1914 static void print_thread_status(void)
1915 {
1916         unsigned long long bytes_done, bytes_total;
1917         int i, nr_running, t_rate, m_rate, eta_sec;
1918         char eta_str[32];
1919         double perc;
1920
1921         bytes_done = bytes_total = 0;
1922         nr_running = t_rate = m_rate = 0;
1923         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1924                 struct thread_data *td = &threads[i];
1925
1926                 if (td->runstate == TD_RUNNING || td->runstate == TD_VERIFYING){
1927                         nr_running++;
1928                         t_rate += td->rate;
1929                         m_rate += td->ratemin;
1930                 }
1931
1932                 bytes_total += td->total_io_size;
1933                 if (td->verify)
1934                         bytes_total += td->total_io_size;
1935
1936                 if (td->zone_size && td->zone_skip)
1937                         bytes_total /= (td->zone_skip / td->zone_size);
1938         
1939                 bytes_done += td->io_bytes[DDIR_READ] +td->io_bytes[DDIR_WRITE];
1940
1941                 check_str_update(td);
1942         }
1943
1944         perc = 0;
1945         eta_sec = 0;
1946         if (bytes_total && bytes_done) {
1947                 unsigned long runtime;
1948
1949                 perc = (double) bytes_done / (double) bytes_total;
1950                 if (perc > 1.0)
1951                         perc = 1.0;
1952
1953                 runtime = time_since_now(&genesis);
1954                 if (runtime >= 5) {
1955                         memset(eta_str, 0, sizeof(eta_str));
1956                         eta_sec = (runtime * (1.0 / perc)) - runtime;
1957                         eta_to_str(eta_str, eta_sec);
1958                 }
1959
1960                 perc *= 100.0;
1961         }
1962
1963         printf("Threads now running (%d)", nr_running);
1964         if (m_rate || t_rate)
1965                 printf(", commitrate %d/%dKiB/sec", t_rate, m_rate);
1966         printf(": [%s] [%3.2f%% done]", run_str, perc);
1967         if (eta_sec)
1968                 printf(" [eta %s]", eta_str);
1969         printf("\r");
1970         fflush(stdout);
1971 }
1972
1973 static void reap_threads(int *nr_running, int *t_rate, int *m_rate)
1974 {
1975         int i;
1976
1977         /*
1978          * reap exited threads (TD_EXITED -> TD_REAPED)
1979          */
1980         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1981                 struct thread_data *td = &threads[i];
1982
1983                 if (td->runstate != TD_EXITED)
1984                         continue;
1985
1986                 td_set_runstate(td, TD_REAPED);
1987
1988                 if (td->use_thread) {
1989                         long ret;
1990
1991                         if (pthread_join(td->thread, (void *) &ret))
1992                                 perror("thread_join");
1993                 } else
1994                         waitpid(td->pid, NULL, 0);
1995
1996                 (*nr_running)--;
1997                 (*m_rate) -= td->ratemin;
1998                 (*t_rate) -= td->rate;
1999         }
2000 }
2001
2002 static void run_threads(void)
2003 {
2004         struct thread_data *td;
2005         unsigned long spent;
2006         int i, todo, nr_running, m_rate, t_rate, nr_started;
2007
2008         printf("Starting %d thread%s\n", thread_number, thread_number > 1 ? "s" : "");
2009         fflush(stdout);
2010
2011         signal(SIGINT, sig_handler);
2012         signal(SIGALRM, sig_handler);
2013
2014         todo = thread_number;
2015         nr_running = 0;
2016         nr_started = 0;
2017         m_rate = t_rate = 0;
2018
2019         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2020                 td = &threads[i];
2021
2022                 run_str[td->thread_number - 1] = 'P';
2023
2024                 init_disk_util(td);
2025
2026                 if (!td->create_serialize)
2027                         continue;
2028
2029                 /*
2030                  * do file setup here so it happens sequentially,
2031                  * we don't want X number of threads getting their
2032                  * client data interspersed on disk
2033                  */
2034                 if (setup_file(td)) {
2035                         td_set_runstate(td, TD_REAPED);
2036                         todo--;
2037                 }
2038         }
2039
2040         gettimeofday(&genesis, NULL);
2041
2042         while (todo) {
2043                 /*
2044                  * create threads (TD_NOT_CREATED -> TD_CREATED)
2045                  */
2046                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2047                         td = &threads[i];
2048
2049                         if (td->runstate != TD_NOT_CREATED)
2050                                 continue;
2051
2052                         /*
2053                          * never got a chance to start, killed by other
2054                          * thread for some reason
2055                          */
2056                         if (td->terminate) {
2057                                 todo--;
2058                                 continue;
2059                         }
2060
2061                         if (td->start_delay) {
2062                                 spent = mtime_since_now(&genesis);
2063
2064                                 if (td->start_delay * 1000 > spent)
2065                                         continue;
2066                         }
2067
2068                         if (td->stonewall && (nr_started || nr_running))
2069                                 break;
2070
2071                         td_set_runstate(td, TD_CREATED);
2072                         sem_init(&startup_sem, 0, 1);
2073                         todo--;
2074                         nr_started++;
2075
2076                         if (td->use_thread) {
2077                                 if (pthread_create(&td->thread, NULL, thread_main, td)) {
2078                                         perror("thread_create");
2079                                         nr_started--;
2080                                 }
2081                         } else {
2082                                 if (fork())
2083                                         sem_wait(&startup_sem);
2084                                 else {
2085                                         fork_main(shm_id, i);
2086                                         exit(0);
2087                                 }
2088                         }
2089                 }
2090
2091                 /*
2092                  * start created threads (TD_CREATED -> TD_RUNNING)
2093                  */
2094                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2095                         td = &threads[i];
2096
2097                         if (td->runstate != TD_CREATED)
2098                                 continue;
2099
2100                         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
2101                         nr_running++;
2102                         nr_started--;
2103                         m_rate += td->ratemin;
2104                         t_rate += td->rate;
2105                         sem_post(&td->mutex);
2106                 }
2107
2108                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
2109
2110                 if (todo)
2111                         usleep(100000);
2112         }
2113
2114         while (nr_running) {
2115                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
2116                 usleep(10000);
2117         }
2118
2119         update_io_ticks();
2120 }
2121
2122 static void show_group_stats(struct group_run_stats *rs, int id)
2123 {
2124         printf("\nRun status group %d (all jobs):\n", id);
2125
2126         if (rs->max_run[DDIR_READ])
2127                 printf("   READ: io=%luMiB, aggrb=%lu, minb=%lu, maxb=%lu, mint=%lumsec, maxt=%lumsec\n", rs->io_mb[0], rs->agg[0], rs->min_bw[0], rs->max_bw[0], rs->min_run[0], rs->max_run[0]);
2128         if (rs->max_run[DDIR_WRITE])
2129                 printf("  WRITE: io=%luMiB, aggrb=%lu, minb=%lu, maxb=%lu, mint=%lumsec, maxt=%lumsec\n", rs->io_mb[1], rs->agg[1], rs->min_bw[1], rs->max_bw[1], rs->min_run[1], rs->max_run[1]);
2130 }
2131
2132 static void show_disk_util(void)
2133 {
2134         struct disk_util_stat *dus;
2135         struct list_head *entry;
2136         struct disk_util *du;
2137         double util;
2138
2139         printf("\nDisk stats (read/write):\n");
2140
2141         list_for_each(entry, &disk_list) {
2142                 du = list_entry(entry, struct disk_util, list);
2143                 dus = &du->dus;
2144
2145                 util = (double) 100 * du->dus.io_ticks / (double) du->msec;
2146                 if (util > 100.0)
2147                         util = 100.0;
2148
2149                 printf("  %s: ios=%u/%u, merge=%u/%u, ticks=%u/%u, in_queue=%u, util=%3.2f%%\n", du->name, dus->ios[0], dus->ios[1], dus->merges[0], dus->merges[1], dus->ticks[0], dus->ticks[1], dus->time_in_queue, util);
2150         }
2151 }
2152
2153 static void show_run_stats(void)
2154 {
2155         struct group_run_stats *runstats, *rs;
2156         struct thread_data *td;
2157         int i;
2158
2159         runstats = malloc(sizeof(struct group_run_stats) * (groupid + 1));
2160
2161         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
2162                 rs = &runstats[i];
2163
2164                 memset(rs, 0, sizeof(*rs));
2165                 rs->min_bw[0] = rs->min_run[0] = ~0UL;
2166                 rs->min_bw[1] = rs->min_run[1] = ~0UL;
2167         }
2168
2169         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2170                 unsigned long rbw, wbw;
2171
2172                 td = &threads[i];
2173
2174                 if (td->error) {
2175                         printf("Client%d: %s\n", td->thread_number, td->verror);
2176                         continue;
2177                 }
2178
2179                 rs = &runstats[td->groupid];
2180
2181                 if (td->runtime[0] < rs->min_run[0] || !rs->min_run[0])
2182                         rs->min_run[0] = td->runtime[0];
2183                 if (td->runtime[0] > rs->max_run[0])
2184                         rs->max_run[0] = td->runtime[0];
2185                 if (td->runtime[1] < rs->min_run[1] || !rs->min_run[1])
2186                         rs->min_run[1] = td->runtime[1];
2187                 if (td->runtime[1] > rs->max_run[1])
2188                         rs->max_run[1] = td->runtime[1];
2189
2190                 rbw = wbw = 0;
2191                 if (td->runtime[0])
2192                         rbw = td->io_bytes[0] / td->runtime[0];
2193                 if (td->runtime[1])
2194                         wbw = td->io_bytes[1] / td->runtime[1];
2195
2196                 if (rbw < rs->min_bw[0])
2197                         rs->min_bw[0] = rbw;
2198                 if (wbw < rs->min_bw[1])
2199                         rs->min_bw[1] = wbw;
2200                 if (rbw > rs->max_bw[0])
2201                         rs->max_bw[0] = rbw;
2202                 if (wbw > rs->max_bw[1])
2203                         rs->max_bw[1] = wbw;
2204
2205                 rs->io_mb[0] += td->io_bytes[0] >> 20;
2206                 rs->io_mb[1] += td->io_bytes[1] >> 20;
2207         }
2208
2209         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
2210                 rs = &runstats[i];
2211
2212                 if (rs->max_run[0])
2213                         rs->agg[0] = (rs->io_mb[0]*1024*1000) / rs->max_run[0];
2214                 if (rs->max_run[1])
2215                         rs->agg[1] = (rs->io_mb[1]*1024*1000) / rs->max_run[1];
2216         }
2217
2218         /*
2219          * don't overwrite last signal output
2220          */
2221         printf("\n");
2222
2223         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
2224                 td = &threads[i];
2225                 rs = &runstats[td->groupid];
2226
2227                 show_thread_status(td, rs);
2228         }
2229
2230         for (i = 0; i < groupid + 1; i++)
2231                 show_group_stats(&runstats[i], i);
2232
2233         show_disk_util();
2234 }
2235
2236 int main(int argc, char *argv[])
2237 {
2238         if (parse_options(argc, argv))
2239                 return 1;
2240
2241         if (!thread_number) {
2242                 printf("Nothing to do\n");
2243                 return 1;
2244         }
2245
2246         disk_util_timer_arm();
2247
2248         run_threads();
2249         show_run_stats();
2250
2251         return 0;
2252 }