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