fio.c

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