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 static char run_str[MAX_JOBS + 1];
  45 int shm_id = 0;
  46 static struct timeval genesis;
  47 static int temp_stall_ts;
  48 char *fio_inst_prefix = _INST_PREFIX;
  49
  50 static void print_thread_status(void);
  51
  52 extern unsigned long long mlock_size;
  53
  54 /*
  55  * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
  56  * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
  57  * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
  58  * reap it.
  59  */
  60 enum {
  61         TD_NOT_CREATED = 0,
  62         TD_CREATED,
  63         TD_INITIALIZED,
  64         TD_RUNNING,
  65         TD_VERIFYING,
  66         TD_FSYNCING,
  67         TD_EXITED,
  68         TD_REAPED,
  69 };
  70
  71 #define should_fsync(td)        ((td_write(td) || td_rw(td)) && (!(td)->odirect || (td)->override_sync))
  72
  73 static volatile int startup_sem;
  74
  75 #define TERMINATE_ALL           (-1)
  76 #define JOB_START_TIMEOUT       (5 * 1000)
  77
  78 static void terminate_threads(int group_id)
  79 {
  80         int i;
  81
  82         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
  83                 struct thread_data *td = &threads[i];
  84
  85                 if (group_id == TERMINATE_ALL || groupid == td->groupid) {
  86                         td->terminate = 1;
  87                         td->start_delay = 0;
  88                 }
  89         }
  90 }
  91
  92 static void sig_handler(int sig)
  93 {
  94         switch (sig) {
  95                 case SIGALRM:
  96                         update_io_ticks();
  97                         disk_util_timer_arm();
  98                         print_thread_status();
  99                         break;
 100                 default:
 101                         printf("\nfio: terminating on signal\n");
 102                         fflush(stdout);
 103                         terminate_threads(TERMINATE_ALL);
 104                         break;
 105         }
 106 }
 107
 108 /*
 109  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
 110  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
 111  */
 112 static int random_map_free(struct thread_data *td, unsigned long long block)
 113 {
 114         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, block);
 115         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, block);
 116
 117         return (td->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Return the next free block in the map.
 122  */
 123 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, unsigned long long *b)
 124 {
 125         int i;
 126
 127         *b = 0;
 128         i = 0;
 129         while ((*b) * td->min_bs < td->io_size) {
 130                 if (td->file_map[i] != -1UL) {
 131                         *b += ffz(td->file_map[i]);
 132                         return 0;
 133                 }
 134
 135                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 136                 i++;
 137         }
 138
 139         return 1;
 140 }
 141
 142 /*
 143  * Mark a given offset as used in the map.
 144  */
 145 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 146 {
 147         unsigned long long block = io_u->offset / (unsigned long long) td->min_bs;
 148         unsigned int blocks = 0;
 149
 150         while (blocks < (io_u->buflen / td->min_bs)) {
 151                 unsigned int idx, bit;
 152
 153                 if (!random_map_free(td, block))
 154                         break;
 155
 156                 idx = RAND_MAP_IDX(td, block);
 157                 bit = RAND_MAP_BIT(td, block);
 158
 159                 assert(idx < td->num_maps);
 160
 161                 td->file_map[idx] |= (1UL << bit);
 162                 block++;
 163                 blocks++;
 164         }
 165
 166         if ((blocks * td->min_bs) < io_u->buflen)
 167                 io_u->buflen = blocks * td->min_bs;
 168 }
 169
 170 /*
 171  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 172  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 173  * the last io issued.
 174  */
 175 static int get_next_offset(struct thread_data *td, unsigned long long *offset)
 176 {
 177         unsigned long long b, rb;
 178         long r;
 179
 180         if (!td->sequential) {
 181                 unsigned long long max_blocks = td->io_size / td->min_bs;
 182                 int loops = 50;
 183
 184                 do {
 185                         r = os_random_long(&td->random_state);
 186                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
 187                         rb = b + (td->file_offset / td->min_bs);
 188                         loops--;
 189                 } while (!random_map_free(td, rb) && loops);
 190
 191                 if (!loops) {
 192                         if (get_next_free_block(td, &b))
 193                                 return 1;
 194                 }
 195         } else
 196                 b = td->last_pos / td->min_bs;
 197
 198         *offset = (b * td->min_bs) + td->file_offset;
 199         if (*offset > td->real_file_size)
 200                 return 1;
 201
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td)
 206 {
 207         unsigned int buflen;
 208         long r;
 209
 210         if (td->min_bs == td->max_bs)
 211                 buflen = td->min_bs;
 212         else {
 213                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 214                 buflen = (1 + (double) (td->max_bs - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 215                 buflen = (buflen + td->min_bs - 1) & ~(td->min_bs - 1);
 216         }
 217
 218         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir])
 219                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir];
 220
 221         return buflen;
 222 }
 223
 224 /*
 225  * Check if we are above the minimum rate given.
 226  */
 227 static int check_min_rate(struct thread_data *td, struct timeval *now)
 228 {
 229         unsigned long spent;
 230         unsigned long rate;
 231         int ddir = td->ddir;
 232
 233         /*
 234          * allow a 2 second settle period in the beginning
 235          */
 236         if (mtime_since(&td->start, now) < 2000)
 237                 return 0;
 238
 239         /*
 240          * if rate blocks is set, sample is running
 241          */
 242         if (td->rate_bytes) {
 243                 spent = mtime_since(&td->lastrate, now);
 244                 if (spent < td->ratecycle)
 245                         return 0;
 246
 247                 rate = (td->this_io_bytes[ddir] - td->rate_bytes) / spent;
 248                 if (rate < td->ratemin) {
 249                         fprintf(f_out, "%s: min rate %d not met, got %ldKiB/sec\n", td->name, td->ratemin, rate);
 250                         if (rate_quit)
 251                                 terminate_threads(td->groupid);
 252                         return 1;
 253                 }
 254         }
 255
 256         td->rate_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 257         memcpy(&td->lastrate, now, sizeof(*now));
 258         return 0;
 259 }
 260
 261 static inline int runtime_exceeded(struct thread_data *td, struct timeval *t)
 262 {
 263         if (!td->timeout)
 264                 return 0;
 265         if (mtime_since(&td->epoch, t) >= td->timeout * 1000)
 266                 return 1;
 267
 268         return 0;
 269 }
 270
 271 static void fill_random_bytes(struct thread_data *td,
 272                               unsigned char *p, unsigned int len)
 273 {
 274         unsigned int todo;
 275         double r;
 276
 277         while (len) {
 278                 r = os_random_double(&td->verify_state);
 279
 280                 /*
 281                  * lrand48_r seems to be broken and only fill the bottom
 282                  * 32-bits, even on 64-bit archs with 64-bit longs
 283                  */
 284                 todo = sizeof(r);
 285                 if (todo > len)
 286                         todo = len;
 287
 288                 memcpy(p, &r, todo);
 289
 290                 len -= todo;
 291                 p += todo;
 292         }
 293 }
 294
 295 static void hexdump(void *buffer, int len)
 296 {
 297         unsigned char *p = buffer;
 298         int i;
 299
 300         for (i = 0; i < len; i++)
 301                 fprintf(f_out, "%02x", p[i]);
 302         fprintf(f_out, "\n");
 303 }
 304
 305 static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u)
 306 {
 307         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
 308         unsigned long c;
 309
 310         p += sizeof(*hdr);
 311         c = crc32(p, hdr->len - sizeof(*hdr));
 312
 313         if (c != hdr->crc32) {
 314                 log_err("crc32: verify failed at %llu/%u\n", io_u->offset, io_u->buflen);
 315                 log_err("crc32: wanted %lx, got %lx\n", hdr->crc32, c);
 316                 return 1;
 317         }
 318
 319         return 0;
 320 }
 321
 322 static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u)
 323 {
 324         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
 325         struct md5_ctx md5_ctx;
 326
 327         memset(&md5_ctx, 0, sizeof(md5_ctx));
 328         p += sizeof(*hdr);
 329         md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - sizeof(*hdr));
 330
 331         if (memcmp(hdr->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash))) {
 332                 log_err("md5: verify failed at %llu/%u\n", io_u->offset, io_u->buflen);
 333                 hexdump(hdr->md5_digest, sizeof(hdr->md5_digest));
 334                 hexdump(md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
 335                 return 1;
 336         }
 337
 338         return 0;
 339 }
 340
 341 static int verify_io_u(struct io_u *io_u)
 342 {
 343         struct verify_header *hdr = (struct verify_header *) io_u->buf;
 344         int ret;
 345
 346         if (hdr->fio_magic != FIO_HDR_MAGIC)
 347                 return 1;
 348
 349         if (hdr->verify_type == VERIFY_MD5)
 350                 ret = verify_io_u_md5(hdr, io_u);
 351         else if (hdr->verify_type == VERIFY_CRC32)
 352                 ret = verify_io_u_crc32(hdr, io_u);
 353         else {
 354                 log_err("Bad verify type %d\n", hdr->verify_type);
 355                 ret = 1;
 356         }
 357
 358         return ret;
 359 }
 360
 361 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 362 {
 363         hdr->crc32 = crc32(p, len);
 364 }
 365
 366 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 367 {
 368         struct md5_ctx md5_ctx;
 369
 370         memset(&md5_ctx, 0, sizeof(md5_ctx));
 371         md5_update(&md5_ctx, p, len);
 372         memcpy(hdr->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(md5_ctx.hash));
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 377  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 378  * necessary.
 379  */
 380 static int get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 381 {
 382         if (td_rw(td)) {
 383                 struct timeval now;
 384                 unsigned long elapsed;
 385
 386                 gettimeofday(&now, NULL);
 387                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 388
 389                 /*
 390                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 391                  */
 392                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 393                         int v;
 394                         long r;
 395
 396                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 397                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 398                         if (v < td->rwmixread)
 399                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 400                         else
 401                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 402                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 403                 }
 404                 return td->rwmix_ddir;
 405         } else if (td_read(td))
 406                 return DDIR_READ;
 407         else
 408                 return DDIR_WRITE;
 409 }
 410
 411 /*
 412  * fill body of io_u->buf with random data and add a header with the
 413  * crc32 or md5 sum of that data.
 414  */
 415 static void populate_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 416 {
 417         unsigned char *p = (unsigned char *) io_u->buf;
 418         struct verify_header hdr;
 419
 420         hdr.fio_magic = FIO_HDR_MAGIC;
 421         hdr.len = io_u->buflen;
 422         p += sizeof(hdr);
 423         fill_random_bytes(td, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
 424
 425         if (td->verify == VERIFY_MD5) {
 426                 fill_md5(&hdr, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
 427                 hdr.verify_type = VERIFY_MD5;
 428         } else {
 429                 fill_crc32(&hdr, p, io_u->buflen - sizeof(hdr));
 430                 hdr.verify_type = VERIFY_CRC32;
 431         }
 432
 433         memcpy(io_u->buf, &hdr, sizeof(hdr));
 434 }
 435
 436 static int td_io_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 437 {
 438         if (td->io_ops->prep && td->io_ops->prep(td, io_u))
 439                 return 1;
 440
 441         return 0;
 442 }
 443
 444 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 445 {
 446         list_del(&io_u->list);
 447         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 448         td->cur_depth--;
 449 }
 450
 451 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 452 {
 453         /*
 454          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 455          */
 456         if (td->read_iolog)
 457                 return read_iolog_get(td, io_u);
 458
 459         /*
 460          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next position.
 461          */
 462         if (!get_next_offset(td, &io_u->offset)) {
 463                 io_u->buflen = get_next_buflen(td);
 464
 465                 if (io_u->buflen) {
 466                         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 467
 468                         /*
 469                          * If using a write iolog, store this entry.
 470                          */
 471                         if (td->write_iolog)
 472                                 write_iolog_put(td, io_u);
 473
 474                         return 0;
 475                 }
 476         }
 477
 478         return 1;
 479 }
 480
 481 #define queue_full(td)  list_empty(&(td)->io_u_freelist)
 482
 483 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 484 {
 485         struct io_u *io_u = NULL;
 486
 487         if (!queue_full(td)) {
 488                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 489
 490                 io_u->error = 0;
 491                 io_u->resid = 0;
 492                 list_del(&io_u->list);
 493                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 494                 td->cur_depth++;
 495         }
 496
 497         return io_u;
 498 }
 499
 500 /*
 501  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 502  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 503  */
 504 static struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 505 {
 506         struct io_u *io_u;
 507
 508         io_u = __get_io_u(td);
 509         if (!io_u)
 510                 return NULL;
 511
 512         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 513                 td->zone_bytes = 0;
 514                 td->last_pos += td->zone_skip;
 515         }
 516
 517         if (fill_io_u(td, io_u)) {
 518                 put_io_u(td, io_u);
 519                 return NULL;
 520         }
 521
 522         if (io_u->buflen + io_u->offset > td->real_file_size)
 523                 io_u->buflen = td->real_file_size - io_u->offset;
 524
 525         if (!io_u->buflen) {
 526                 put_io_u(td, io_u);
 527                 return NULL;
 528         }
 529
 530         if (!td->read_iolog && !td->sequential)
 531                 mark_random_map(td, io_u);
 532
 533         td->last_pos += io_u->buflen;
 534
 535         if (td->verify != VERIFY_NONE)
 536                 populate_io_u(td, io_u);
 537
 538         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 539                 put_io_u(td, io_u);
 540                 return NULL;
 541         }
 542
 543         gettimeofday(&io_u->start_time, NULL);
 544         return io_u;
 545 }
 546
 547 static inline void td_set_runstate(struct thread_data *td, int runstate)
 548 {
 549         td->runstate = runstate;
 550 }
 551
 552 static int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 553 {
 554         struct io_piece *ipo;
 555
 556         if (!list_empty(&td->io_hist_list)) {
 557                 ipo = list_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
 558
 559                 list_del(&ipo->list);
 560
 561                 io_u->offset = ipo->offset;
 562                 io_u->buflen = ipo->len;
 563                 io_u->ddir = DDIR_READ;
 564                 free(ipo);
 565                 return 0;
 566         }
 567
 568         return 1;
 569 }
 570
 571 static int sync_td(struct thread_data *td)
 572 {
 573         if (td->io_ops->sync)
 574                 return td->io_ops->sync(td);
 575
 576         return 0;
 577 }
 578
 579 static int io_u_getevents(struct thread_data *td, int min, int max,
 580                           struct timespec *t)
 581 {
 582         return td->io_ops->getevents(td, min, max, t);
 583 }
 584
 585 static int io_u_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 586 {
 587         gettimeofday(&io_u->issue_time, NULL);
 588
 589         return td->io_ops->queue(td, io_u);
 590 }
 591
 592 #define iocb_time(iocb) ((unsigned long) (iocb)->data)
 593
 594 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 595                          struct io_completion_data *icd)
 596 {
 597         struct timeval e;
 598         unsigned long msec;
 599
 600         gettimeofday(&e, NULL);
 601
 602         if (!io_u->error) {
 603                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 604                 const int idx = io_u->ddir;
 605
 606                 td->io_blocks[idx]++;
 607                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 608                 td->zone_bytes += bytes;
 609                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 610
 611                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &e);
 612
 613                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 614                 add_bw_sample(td, idx);
 615
 616                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 617                         log_io_piece(td, io_u);
 618
 619                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 620         } else
 621                 icd->error = io_u->error;
 622 }
 623
 624 static void ios_completed(struct thread_data *td,struct io_completion_data *icd)
 625 {
 626         struct io_u *io_u;
 627         int i;
 628
 629         icd->error = 0;
 630         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 631
 632         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 633                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 634
 635                 io_completed(td, io_u, icd);
 636                 put_io_u(td, io_u);
 637         }
 638 }
 639
 640 /*
 641  * When job exits, we can cancel the in-flight IO if we are using async
 642  * io. Attempt to do so.
 643  */
 644 static void cleanup_pending_aio(struct thread_data *td)
 645 {
 646         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
 647         struct list_head *entry, *n;
 648         struct io_completion_data icd;
 649         struct io_u *io_u;
 650         int r;
 651
 652         /*
 653          * get immediately available events, if any
 654          */
 655         r = io_u_getevents(td, 0, td->cur_depth, &ts);
 656         if (r > 0) {
 657                 icd.nr = r;
 658                 ios_completed(td, &icd);
 659         }
 660
 661         /*
 662          * now cancel remaining active events
 663          */
 664         if (td->io_ops->cancel) {
 665                 list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_busylist) {
 666                         io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
 667
 668                         r = td->io_ops->cancel(td, io_u);
 669                         if (!r)
 670                                 put_io_u(td, io_u);
 671                 }
 672         }
 673
 674         if (td->cur_depth) {
 675                 r = io_u_getevents(td, td->cur_depth, td->cur_depth, NULL);
 676                 if (r > 0) {
 677                         icd.nr = r;
 678                         ios_completed(td, &icd);
 679                 }
 680         }
 681 }
 682
 683 static int do_io_u_verify(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 684 {
 685         struct io_u *v_io_u = *io_u;
 686         int ret = 0;
 687
 688         if (v_io_u) {
 689                 ret = verify_io_u(v_io_u);
 690                 put_io_u(td, v_io_u);
 691                 *io_u = NULL;
 692         }
 693
 694         return ret;
 695 }
 696
 697 /*
 698  * The main verify engine. Runs over the writes we previusly submitted,
 699  * reads the blocks back in, and checks the crc/md5 of the data.
 700  */
 701 static void do_verify(struct thread_data *td)
 702 {
 703         struct timeval t;
 704         struct io_u *io_u, *v_io_u = NULL;
 705         struct io_completion_data icd;
 706         int ret;
 707
 708         td_set_runstate(td, TD_VERIFYING);
 709
 710         do {
 711                 if (td->terminate)
 712                         break;
 713
 714                 gettimeofday(&t, NULL);
 715                 if (runtime_exceeded(td, &t))
 716                         break;
 717
 718                 io_u = __get_io_u(td);
 719                 if (!io_u)
 720                         break;
 721
 722                 if (get_next_verify(td, io_u)) {
 723                         put_io_u(td, io_u);
 724                         break;
 725                 }
 726
 727                 if (td_io_prep(td, io_u)) {
 728                         put_io_u(td, io_u);
 729                         break;
 730                 }
 731
 732                 ret = io_u_queue(td, io_u);
 733                 if (ret) {
 734                         put_io_u(td, io_u);
 735                         td_verror(td, ret);
 736                         break;
 737                 }
 738
 739                 /*
 740                  * we have one pending to verify, do that while
 741                  * we are doing io on the next one
 742                  */
 743                 if (do_io_u_verify(td, &v_io_u))
 744                         break;
 745
 746                 ret = io_u_getevents(td, 1, 1, NULL);
 747                 if (ret != 1) {
 748                         if (ret < 0)
 749                                 td_verror(td, ret);
 750                         break;
 751                 }
 752
 753                 v_io_u = td->io_ops->event(td, 0);
 754                 icd.nr = 1;
 755                 icd.error = 0;
 756                 io_completed(td, v_io_u, &icd);
 757
 758                 if (icd.error) {
 759                         td_verror(td, icd.error);
 760                         put_io_u(td, v_io_u);
 761                         v_io_u = NULL;
 762                         break;
 763                 }
 764
 765                 /*
 766                  * if we can't submit more io, we need to verify now
 767                  */
 768                 if (queue_full(td) && do_io_u_verify(td, &v_io_u))
 769                         break;
 770
 771         } while (1);
 772
 773         do_io_u_verify(td, &v_io_u);
 774
 775         if (td->cur_depth)
 776                 cleanup_pending_aio(td);
 777
 778         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
 779 }
 780
 781 /*
 782  * Not really an io thread, all it does is burn CPU cycles in the specified
 783  * manner.
 784  */
 785 static void do_cpuio(struct thread_data *td)
 786 {
 787         struct timeval e;
 788         int split = 100 / td->cpuload;
 789         int i = 0;
 790
 791         while (!td->terminate) {
 792                 gettimeofday(&e, NULL);
 793
 794                 if (runtime_exceeded(td, &e))
 795                         break;
 796
 797                 if (!(i % split))
 798                         __usec_sleep(10000);
 799                 else
 800                         usec_sleep(td, 10000);
 801
 802                 i++;
 803         }
 804 }
 805
 806 /*
 807  * Main IO worker function. It retrieves io_u's to process and queues
 808  * and reaps them, checking for rate and errors along the way.
 809  */
 810 static void do_io(struct thread_data *td)
 811 {
 812         struct io_completion_data icd;
 813         struct timeval s, e;
 814         unsigned long usec;
 815
 816         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
 817
 818         while (td->this_io_bytes[td->ddir] < td->io_size) {
 819                 struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0};
 820                 struct timespec *timeout;
 821                 int ret, min_evts = 0;
 822                 struct io_u *io_u;
 823
 824                 if (td->terminate)
 825                         break;
 826
 827                 io_u = get_io_u(td);
 828                 if (!io_u)
 829                         break;
 830
 831                 memcpy(&s, &io_u->start_time, sizeof(s));
 832
 833                 ret = io_u_queue(td, io_u);
 834                 if (ret) {
 835                         put_io_u(td, io_u);
 836                         td_verror(td, ret);
 837                         break;
 838                 }
 839
 840                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, mtime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time));
 841
 842                 if (td->cur_depth < td->iodepth) {
 843                         timeout = &ts;
 844                         min_evts = 0;
 845                 } else {
 846                         timeout = NULL;
 847                         min_evts = 1;
 848                 }
 849
 850                 ret = io_u_getevents(td, min_evts, td->cur_depth, timeout);
 851                 if (ret < 0) {
 852                         td_verror(td, ret);
 853                         break;
 854                 } else if (!ret)
 855                         continue;
 856
 857                 icd.nr = ret;
 858                 ios_completed(td, &icd);
 859                 if (icd.error) {
 860                         td_verror(td, icd.error);
 861                         break;
 862                 }
 863
 864                 /*
 865                  * the rate is batched for now, it should work for batches
 866                  * of completions except the very first one which may look
 867                  * a little bursty
 868                  */
 869                 gettimeofday(&e, NULL);
 870                 usec = utime_since(&s, &e);
 871
 872                 rate_throttle(td, usec, icd.bytes_done[td->ddir]);
 873
 874                 if (check_min_rate(td, &e)) {
 875                         td_verror(td, ENOMEM);
 876                         break;
 877                 }
 878
 879                 if (runtime_exceeded(td, &e))
 880                         break;
 881
 882                 if (td->thinktime)
 883                         usec_sleep(td, td->thinktime);
 884
 885                 if (should_fsync(td) && td->fsync_blocks &&
 886                     (td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks) == 0)
 887                         sync_td(td);
 888         }
 889
 890         if (td->cur_depth)
 891                 cleanup_pending_aio(td);
 892
 893         if (should_fsync(td) && td->end_fsync) {
 894                 td_set_runstate(td, TD_FSYNCING);
 895                 sync_td(td);
 896         }
 897 }
 898
 899 static int init_io(struct thread_data *td)
 900 {
 901         if (td->io_ops->init)
 902                 return td->io_ops->init(td);
 903
 904         return 0;
 905 }
 906
 907 static void cleanup_io_u(struct thread_data *td)
 908 {
 909         struct list_head *entry, *n;
 910         struct io_u *io_u;
 911
 912         list_for_each_safe(entry, n, &td->io_u_freelist) {
 913                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
 914
 915                 list_del(&io_u->list);
 916                 free(io_u);
 917         }
 918
 919         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
 920                 free(td->orig_buffer);
 921         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
 922                 struct shmid_ds sbuf;
 923
 924                 shmdt(td->orig_buffer);
 925                 shmctl(td->shm_id, IPC_RMID, &sbuf);
 926         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP)
 927                 munmap(td->orig_buffer, td->orig_buffer_size);
 928         else
 929                 log_err("Bad memory type %d\n", td->mem_type);
 930
 931         td->orig_buffer = NULL;
 932 }
 933
 934 static int init_io_u(struct thread_data *td)
 935 {
 936         struct io_u *io_u;
 937         int i, max_units;
 938         char *p;
 939
 940         if (td->io_ops->flags & FIO_CPUIO)
 941                 return 0;
 942
 943         if (td->io_ops->flags & FIO_SYNCIO)
 944                 max_units = 1;
 945         else
 946                 max_units = td->iodepth;
 947
 948         td->orig_buffer_size = td->max_bs * max_units + MASK;
 949
 950         if (td->mem_type == MEM_MALLOC)
 951                 td->orig_buffer = malloc(td->orig_buffer_size);
 952         else if (td->mem_type == MEM_SHM) {
 953                 td->shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, td->orig_buffer_size, IPC_CREAT | 0600);
 954                 if (td->shm_id < 0) {
 955                         td_verror(td, errno);
 956                         perror("shmget");
 957                         return 1;
 958                 }
 959
 960                 td->orig_buffer = shmat(td->shm_id, NULL, 0);
 961                 if (td->orig_buffer == (void *) -1) {
 962                         td_verror(td, errno);
 963                         perror("shmat");
 964                         td->orig_buffer = NULL;
 965                         return 1;
 966                 }
 967         } else if (td->mem_type == MEM_MMAP) {
 968                 td->orig_buffer = mmap(NULL, td->orig_buffer_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | OS_MAP_ANON, 0, 0);
 969                 if (td->orig_buffer == MAP_FAILED) {
 970                         td_verror(td, errno);
 971                         perror("mmap");
 972                         td->orig_buffer = NULL;
 973                         return 1;
 974                 }
 975         }
 976
 977         p = ALIGN(td->orig_buffer);
 978         for (i = 0; i < max_units; i++) {
 979                 io_u = malloc(sizeof(*io_u));
 980                 memset(io_u, 0, sizeof(*io_u));
 981                 INIT_LIST_HEAD(&io_u->list);
 982
 983                 io_u->buf = p + td->max_bs * i;
 984                 io_u->index = i;
 985                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 986         }
 987
 988         return 0;
 989 }
 990
 991 static int create_file(struct thread_data *td, unsigned long long size)
 992 {
 993         unsigned long long left;
 994         unsigned int bs;
 995         char *b;
 996         int r;
 997
 998         /*
 999          * unless specifically asked for overwrite, let normal io extend it
1000          */
1001         if (!td->overwrite) {
1002                 td->real_file_size = size;
1003                 return 0;
1004         }
1005
1006         if (!size) {
1007                 log_err("Need size for create\n");
1008                 td_verror(td, EINVAL);
1009                 return 1;
1010         }
1011
1012         temp_stall_ts = 1;
1013         fprintf(f_out, "%s: Laying out IO file (%LuMiB)\n",td->name,size >> 20);
1014
1015         td->fd = open(td->file_name, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
1016         if (td->fd < 0) {
1017                 td_verror(td, errno);
1018                 goto done_noclose;
1019         }
1020
1021         if (ftruncate(td->fd, td->file_size) == -1) {
1022                 td_verror(td, errno);
1023                 goto done;
1024         }
1025
1026         td->io_size = td->file_size;
1027         b = malloc(td->max_bs);
1028         memset(b, 0, td->max_bs);
1029
1030         left = size;
1031         while (left && !td->terminate) {
1032                 bs = td->max_bs;
1033                 if (bs > left)
1034                         bs = left;
1035
1036                 r = write(td->fd, b, bs);
1037
1038                 if (r == (int) bs) {
1039                         left -= bs;
1040                         continue;
1041                 } else {
1042                         if (r < 0)
1043                                 td_verror(td, errno);
1044                         else
1045                                 td_verror(td, EIO);
1046
1047                         break;
1048                 }
1049         }
1050
1051         if (td->terminate)
1052                 unlink(td->file_name);
1053         else if (td->create_fsync)
1054                 fsync(td->fd);
1055
1056         free(b);
1057 done:
1058         close(td->fd);
1059         td->fd = -1;
1060 done_noclose:
1061         temp_stall_ts = 0;
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 static int file_size(struct thread_data *td)
1066 {
1067         struct stat st;
1068
1069         if (td->overwrite) {
1070                 if (fstat(td->fd, &st) == -1) {
1071                         td_verror(td, errno);
1072                         return 1;
1073                 }
1074
1075                 td->real_file_size = st.st_size;
1076
1077                 if (!td->file_size || td->file_size > td->real_file_size)
1078                         td->file_size = td->real_file_size;
1079         }
1080
1081         td->file_size -= td->file_offset;
1082         return 0;
1083 }
1084
1085 static int bdev_size(struct thread_data *td)
1086 {
1087         unsigned long long bytes;
1088         int r;
1089
1090         r = blockdev_size(td->fd, &bytes);
1091         if (r) {
1092                 td_verror(td, r);
1093                 return 1;
1094         }
1095
1096         td->real_file_size = bytes;
1097
1098         /*
1099          * no extend possibilities, so limit size to device size if too large
1100          */
1101         if (!td->file_size || td->file_size > td->real_file_size)
1102                 td->file_size = td->real_file_size;
1103
1104         td->file_size -= td->file_offset;
1105         return 0;
1106 }
1107
1108 static int get_file_size(struct thread_data *td)
1109 {
1110         int ret = 0;
1111
1112         if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE)
1113                 ret = file_size(td);
1114         else if (td->filetype == FIO_TYPE_BD)
1115                 ret = bdev_size(td);
1116         else
1117                 td->real_file_size = -1;
1118
1119         if (ret)
1120                 return ret;
1121
1122         if (td->file_offset > td->real_file_size) {
1123                 log_err("%s: offset extends end (%Lu > %Lu)\n", td->name, td->file_offset, td->real_file_size);
1124                 return 1;
1125         }
1126
1127         td->io_size = td->file_size;
1128         if (td->io_size == 0) {
1129                 log_err("%s: no io blocks\n", td->name);
1130                 td_verror(td, EINVAL);
1131                 return 1;
1132         }
1133
1134         if (!td->zone_size)
1135                 td->zone_size = td->io_size;
1136
1137         td->total_io_size = td->io_size * td->loops;
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 static int setup_file_mmap(struct thread_data *td)
1142 {
1143         int flags;
1144
1145         if (td_rw(td))
1146                 flags = PROT_READ | PROT_WRITE;
1147         else if (td_write(td)) {
1148                 flags = PROT_WRITE;
1149
1150                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
1151                         flags |= PROT_READ;
1152         } else
1153                 flags = PROT_READ;
1154
1155         td->mmap = mmap(NULL, td->file_size, flags, MAP_SHARED, td->fd, td->file_offset);
1156         if (td->mmap == MAP_FAILED) {
1157                 td->mmap = NULL;
1158                 td_verror(td, errno);
1159                 return 1;
1160         }
1161
1162         if (td->invalidate_cache) {
1163                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_DONTNEED) < 0) {
1164                         td_verror(td, errno);
1165                         return 1;
1166                 }
1167         }
1168
1169         if (td->sequential) {
1170                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_SEQUENTIAL) < 0) {
1171                         td_verror(td, errno);
1172                         return 1;
1173                 }
1174         } else {
1175                 if (madvise(td->mmap, td->file_size, MADV_RANDOM) < 0) {
1176                         td_verror(td, errno);
1177                         return 1;
1178                 }
1179         }
1180
1181         return 0;
1182 }
1183
1184 static int setup_file_plain(struct thread_data *td)
1185 {
1186         if (td->invalidate_cache) {
1187                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_DONTNEED) < 0) {
1188                         td_verror(td, errno);
1189                         return 1;
1190                 }
1191         }
1192
1193         if (td->sequential) {
1194                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_SEQUENTIAL) < 0) {
1195                         td_verror(td, errno);
1196                         return 1;
1197                 }
1198         } else {
1199                 if (fadvise(td->fd, td->file_offset, td->file_size, POSIX_FADV_RANDOM) < 0) {
1200                         td_verror(td, errno);
1201                         return 1;
1202                 }
1203         }
1204
1205         return 0;
1206 }
1207
1208 static int setup_file(struct thread_data *td)
1209 {
1210         struct stat st;
1211         int flags = 0;
1212
1213         if (td->io_ops->setup)
1214                 return td->io_ops->setup(td);
1215
1216         if (stat(td->file_name, &st) == -1) {
1217                 if (errno != ENOENT) {
1218                         td_verror(td, errno);
1219                         return 1;
1220                 }
1221                 if (!td->create_file) {
1222                         td_verror(td, ENOENT);
1223                         return 1;
1224                 }
1225                 if (create_file(td, td->file_size))
1226                         return 1;
1227         } else if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE &&
1228                    st.st_size < (off_t) td->file_size) {
1229                 if (create_file(td, td->file_size))
1230                         return 1;
1231         }
1232
1233         if (td->odirect)
1234                 flags |= OS_O_DIRECT;
1235
1236         if (td_write(td) || td_rw(td)) {
1237                 if (td->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
1238                         if (!td->overwrite)
1239                                 flags |= O_TRUNC;
1240
1241                         flags |= O_CREAT;
1242                 }
1243                 if (td->sync_io)
1244                         flags |= O_SYNC;
1245
1246                 flags |= O_RDWR;
1247
1248                 td->fd = open(td->file_name, flags, 0600);
1249         } else {
1250                 if (td->filetype == FIO_TYPE_CHAR)
1251                         flags |= O_RDWR;
1252                 else
1253                         flags |= O_RDONLY;
1254
1255                 td->fd = open(td->file_name, flags);
1256         }
1257
1258         if (td->fd == -1) {
1259                 td_verror(td, errno);
1260                 return 1;
1261         }
1262
1263         if (get_file_size(td))
1264                 return 1;
1265
1266         if (td->io_ops->flags & FIO_MMAPIO)
1267                 return setup_file_mmap(td);
1268         else
1269                 return setup_file_plain(td);
1270 }
1271
1272 static int switch_ioscheduler(struct thread_data *td)
1273 {
1274         char tmp[256], tmp2[128];
1275         FILE *f;
1276         int ret;
1277
1278         sprintf(tmp, "%s/queue/scheduler", td->sysfs_root);
1279
1280         f = fopen(tmp, "r+");
1281         if (!f) {
1282                 td_verror(td, errno);
1283                 return 1;
1284         }
1285
1286         /*
1287          * Set io scheduler.
1288          */
1289         ret = fwrite(td->ioscheduler, strlen(td->ioscheduler), 1, f);
1290         if (ferror(f) || ret != 1) {
1291                 td_verror(td, errno);
1292                 fclose(f);
1293                 return 1;
1294         }
1295
1296         rewind(f);
1297
1298         /*
1299          * Read back and check that the selected scheduler is now the default.
1300          */
1301         ret = fread(tmp, 1, sizeof(tmp), f);
1302         if (ferror(f) || ret < 0) {
1303                 td_verror(td, errno);
1304                 fclose(f);
1305                 return 1;
1306         }
1307
1308         sprintf(tmp2, "[%s]", td->ioscheduler);
1309         if (!strstr(tmp, tmp2)) {
1310                 log_err("fio: io scheduler %s not found\n", td->ioscheduler);
1311                 td_verror(td, EINVAL);
1312                 fclose(f);
1313                 return 1;
1314         }
1315
1316         fclose(f);
1317         return 0;
1318 }
1319
1320 static void clear_io_state(struct thread_data *td)
1321 {
1322         if (td->io_ops->flags & FIO_SYNCIO)
1323                 lseek(td->fd, SEEK_SET, 0);
1324
1325         td->last_pos = 0;
1326         td->stat_io_bytes[0] = td->stat_io_bytes[1] = 0;
1327         td->this_io_bytes[0] = td->this_io_bytes[1] = 0;
1328         td->zone_bytes = 0;
1329
1330         if (td->file_map)
1331                 memset(td->file_map, 0, td->num_maps * sizeof(long));
1332 }
1333
1334 /*
1335  * Entry point for the thread based jobs. The process based jobs end up
1336  * here as well, after a little setup.
1337  */
1338 static void *thread_main(void *data)
1339 {
1340         struct thread_data *td = data;
1341
1342         if (!td->use_thread)
1343                 setsid();
1344
1345         td->pid = getpid();
1346
1347         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_freelist);
1348         INIT_LIST_HEAD(&td->io_u_busylist);
1349         INIT_LIST_HEAD(&td->io_hist_list);
1350         INIT_LIST_HEAD(&td->io_log_list);
1351
1352         if (init_io_u(td))
1353                 goto err;
1354
1355         if (fio_setaffinity(td) == -1) {
1356                 td_verror(td, errno);
1357                 goto err;
1358         }
1359
1360         if (init_io(td))
1361                 goto err;
1362
1363         if (init_iolog(td))
1364                 goto err;
1365
1366         if (td->ioprio) {
1367                 if (ioprio_set(IOPRIO_WHO_PROCESS, 0, td->ioprio) == -1) {
1368                         td_verror(td, errno);
1369                         goto err;
1370                 }
1371         }
1372
1373         if (nice(td->nice) == -1) {
1374                 td_verror(td, errno);
1375                 goto err;
1376         }
1377
1378         if (init_random_state(td))
1379                 goto err;
1380
1381         if (td->ioscheduler && switch_ioscheduler(td))
1382                 goto err;
1383
1384         td_set_runstate(td, TD_INITIALIZED);
1385         fio_sem_up(&startup_sem);
1386         fio_sem_down(&td->mutex);
1387
1388         if (!td->create_serialize && setup_file(td))
1389                 goto err;
1390
1391         gettimeofday(&td->epoch, NULL);
1392
1393         if (td->exec_prerun)
1394                 system(td->exec_prerun);
1395
1396         while (td->loops--) {
1397                 getrusage(RUSAGE_SELF, &td->ru_start);
1398                 gettimeofday(&td->start, NULL);
1399                 memcpy(&td->stat_sample_time, &td->start, sizeof(td->start));
1400
1401                 if (td->ratemin)
1402                         memcpy(&td->lastrate, &td->stat_sample_time, sizeof(td->lastrate));
1403
1404                 clear_io_state(td);
1405                 prune_io_piece_log(td);
1406
1407                 if (td->io_ops->flags & FIO_CPUIO)
1408                         do_cpuio(td);
1409                 else
1410                         do_io(td);
1411
1412                 td->runtime[td->ddir] += mtime_since_now(&td->start);
1413                 if (td_rw(td) && td->io_bytes[td->ddir ^ 1])
1414                         td->runtime[td->ddir ^ 1] = td->runtime[td->ddir];
1415
1416                 update_rusage_stat(td);
1417
1418                 if (td->error || td->terminate)
1419                         break;
1420
1421                 if (td->verify == VERIFY_NONE)
1422                         continue;
1423
1424                 clear_io_state(td);
1425                 gettimeofday(&td->start, NULL);
1426
1427                 do_verify(td);
1428
1429                 td->runtime[DDIR_READ] += mtime_since_now(&td->start);
1430
1431                 if (td->error || td->terminate)
1432                         break;
1433         }
1434
1435         if (td->bw_log)
1436                 finish_log(td, td->bw_log, "bw");
1437         if (td->slat_log)
1438                 finish_log(td, td->slat_log, "slat");
1439         if (td->clat_log)
1440                 finish_log(td, td->clat_log, "clat");
1441         if (td->write_iolog)
1442                 write_iolog_close(td);
1443         if (td->exec_postrun)
1444                 system(td->exec_postrun);
1445
1446         if (exitall_on_terminate)
1447                 terminate_threads(td->groupid);
1448
1449 err:
1450         if (td->fd != -1) {
1451                 close(td->fd);
1452                 td->fd = -1;
1453         }
1454         if (td->mmap)
1455                 munmap(td->mmap, td->file_size);
1456         close_ioengine(td);
1457         cleanup_io_u(td);
1458         td_set_runstate(td, TD_EXITED);
1459         return NULL;
1460
1461 }
1462
1463 /*
1464  * We cannot pass the td data into a forked process, so attach the td and
1465  * pass it to the thread worker.
1466  */
1467 static void *fork_main(int shmid, int offset)
1468 {
1469         struct thread_data *td;
1470         void *data;
1471
1472         data = shmat(shmid, NULL, 0);
1473         if (data == (void *) -1) {
1474                 perror("shmat");
1475                 return NULL;
1476         }
1477
1478         td = data + offset * sizeof(struct thread_data);
1479         thread_main(td);
1480         shmdt(data);
1481         return NULL;
1482 }
1483
1484 /*
1485  * Sets the status of the 'td' in the printed status map.
1486  */
1487 static void check_str_update(struct thread_data *td)
1488 {
1489         char c = run_str[td->thread_number - 1];
1490
1491         switch (td->runstate) {
1492                 case TD_REAPED:
1493                         c = '_';
1494                         break;
1495                 case TD_EXITED:
1496                         c = 'E';
1497                         break;
1498                 case TD_RUNNING:
1499                         if (td_rw(td)) {
1500                                 if (td->sequential)
1501                                         c = 'M';
1502                                 else
1503                                         c = 'm';
1504                         } else if (td_read(td)) {
1505                                 if (td->sequential)
1506                                         c = 'R';
1507                                 else
1508                                         c = 'r';
1509                         } else {
1510                                 if (td->sequential)
1511                                         c = 'W';
1512                                 else
1513                                         c = 'w';
1514                         }
1515                         break;
1516                 case TD_VERIFYING:
1517                         c = 'V';
1518                         break;
1519                 case TD_FSYNCING:
1520                         c = 'F';
1521                         break;
1522                 case TD_CREATED:
1523                         c = 'C';
1524                         break;
1525                 case TD_INITIALIZED:
1526                         c = 'I';
1527                         break;
1528                 case TD_NOT_CREATED:
1529                         c = 'P';
1530                         break;
1531                 default:
1532                         log_err("state %d\n", td->runstate);
1533         }
1534
1535         run_str[td->thread_number - 1] = c;
1536 }
1537
1538 /*
1539  * Convert seconds to a printable string.
1540  */
1541 static void eta_to_str(char *str, int eta_sec)
1542 {
1543         unsigned int d, h, m, s;
1544         static int always_d, always_h;
1545
1546         d = h = m = s = 0;
1547
1548         s = eta_sec % 60;
1549         eta_sec /= 60;
1550         m = eta_sec % 60;
1551         eta_sec /= 60;
1552         h = eta_sec % 24;
1553         eta_sec /= 24;
1554         d = eta_sec;
1555
1556         if (d || always_d) {
1557                 always_d = 1;
1558                 str += sprintf(str, "%02dd:", d);
1559         }
1560         if (h || always_h) {
1561                 always_h = 1;
1562                 str += sprintf(str, "%02dh:", h);
1563         }
1564
1565         str += sprintf(str, "%02dm:", m);
1566         str += sprintf(str, "%02ds", s);
1567 }
1568
1569 /*
1570  * Best effort calculation of the estimated pending runtime of a job.
1571  */
1572 static int thread_eta(struct thread_data *td, unsigned long elapsed)
1573 {
1574         unsigned long long bytes_total, bytes_done;
1575         unsigned int eta_sec = 0;
1576
1577         bytes_total = td->total_io_size;
1578
1579         /*
1580          * if writing, bytes_total will be twice the size. If mixing,
1581          * assume a 50/50 split and thus bytes_total will be 50% larger.
1582          */
1583         if (td->verify) {
1584                 if (td_rw(td))
1585                         bytes_total = bytes_total * 3 / 2;
1586                 else
1587                         bytes_total <<= 1;
1588         }
1589         if (td->zone_size && td->zone_skip)
1590                 bytes_total /= (td->zone_skip / td->zone_size);
1591
1592         if (td->runstate == TD_RUNNING || td->runstate == TD_VERIFYING) {
1593                 double perc;
1594
1595                 bytes_done = td->io_bytes[DDIR_READ] + td->io_bytes[DDIR_WRITE];
1596                 perc = (double) bytes_done / (double) bytes_total;
1597                 if (perc > 1.0)
1598                         perc = 1.0;
1599
1600                 eta_sec = (elapsed * (1.0 / perc)) - elapsed;
1601
1602                 if (td->timeout && eta_sec > (td->timeout - elapsed))
1603                         eta_sec = td->timeout - elapsed;
1604         } else if (td->runstate == TD_NOT_CREATED || td->runstate == TD_CREATED
1605                         || td->runstate == TD_INITIALIZED) {
1606                 int t_eta = 0, r_eta = 0;
1607
1608                 /*
1609                  * We can only guess - assume it'll run the full timeout
1610                  * if given, otherwise assume it'll run at the specified rate.
1611                  */
1612                 if (td->timeout)
1613                         t_eta = td->timeout + td->start_delay - elapsed;
1614                 if (td->rate) {
1615                         r_eta = (bytes_total / 1024) / td->rate;
1616                         r_eta += td->start_delay - elapsed;
1617                 }
1618
1619                 if (r_eta && t_eta)
1620                         eta_sec = min(r_eta, t_eta);
1621                 else if (r_eta)
1622                         eta_sec = r_eta;
1623                 else if (t_eta)
1624                         eta_sec = t_eta;
1625                 else
1626                         eta_sec = 0;
1627         } else {
1628                 /*
1629                  * thread is already done or waiting for fsync
1630                  */
1631                 eta_sec = 0;
1632         }
1633
1634         return eta_sec;
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Print status of the jobs we know about. This includes rate estimates,
1639  * ETA, thread state, etc.
1640  */
1641 static void print_thread_status(void)
1642 {
1643         unsigned long elapsed = time_since_now(&genesis);
1644         int i, nr_running, nr_pending, t_rate, m_rate, *eta_secs, eta_sec;
1645         char eta_str[32];
1646         double perc = 0.0;
1647
1648         if (temp_stall_ts || terse_output)
1649                 return;
1650
1651         eta_secs = malloc(thread_number * sizeof(int));
1652         memset(eta_secs, 0, thread_number * sizeof(int));
1653
1654         nr_pending = nr_running = t_rate = m_rate = 0;
1655         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1656                 struct thread_data *td = &threads[i];
1657
1658                 if (td->runstate == TD_RUNNING || td->runstate == TD_VERIFYING||
1659                     td->runstate == TD_FSYNCING) {
1660                         nr_running++;
1661                         t_rate += td->rate;
1662                         m_rate += td->ratemin;
1663                 } else if (td->runstate < TD_RUNNING)
1664                         nr_pending++;
1665
1666                 if (elapsed >= 3)
1667                         eta_secs[i] = thread_eta(td, elapsed);
1668                 else
1669                         eta_secs[i] = INT_MAX;
1670
1671                 check_str_update(td);
1672         }
1673
1674         if (exitall_on_terminate)
1675                 eta_sec = INT_MAX;
1676         else
1677                 eta_sec = 0;
1678
1679         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1680                 if (exitall_on_terminate) {
1681                         if (eta_secs[i] < eta_sec)
1682                                 eta_sec = eta_secs[i];
1683                 } else {
1684                         if (eta_secs[i] > eta_sec)
1685                                 eta_sec = eta_secs[i];
1686                 }
1687         }
1688
1689         if (eta_sec != INT_MAX && elapsed) {
1690                 perc = (double) elapsed / (double) (elapsed + eta_sec);
1691                 eta_to_str(eta_str, eta_sec);
1692         }
1693
1694         if (!nr_running && !nr_pending)
1695                 return;
1696
1697         printf("Threads running: %d", nr_running);
1698         if (m_rate || t_rate)
1699                 printf(", commitrate %d/%dKiB/sec", t_rate, m_rate);
1700         if (eta_sec != INT_MAX && nr_running) {
1701                 perc *= 100.0;
1702                 printf(": [%s] [%3.2f%% done] [eta %s]", run_str, perc,eta_str);
1703         }
1704         printf("\r");
1705         fflush(stdout);
1706         free(eta_secs);
1707 }
1708
1709 /*
1710  * Run over the job map and reap the threads that have exited, if any.
1711  */
1712 static void reap_threads(int *nr_running, int *t_rate, int *m_rate)
1713 {
1714         int i, cputhreads;
1715
1716         /*
1717          * reap exited threads (TD_EXITED -> TD_REAPED)
1718          */
1719         for (i = 0, cputhreads = 0; i < thread_number; i++) {
1720                 struct thread_data *td = &threads[i];
1721
1722                 if (td->io_ops->flags & FIO_CPUIO)
1723                         cputhreads++;
1724
1725                 if (td->runstate != TD_EXITED)
1726                         continue;
1727
1728                 td_set_runstate(td, TD_REAPED);
1729
1730                 if (td->use_thread) {
1731                         long ret;
1732
1733                         if (pthread_join(td->thread, (void *) &ret))
1734                                 perror("thread_join");
1735                 } else
1736                         waitpid(td->pid, NULL, 0);
1737
1738                 (*nr_running)--;
1739                 (*m_rate) -= td->ratemin;
1740                 (*t_rate) -= td->rate;
1741         }
1742
1743         if (*nr_running == cputhreads)
1744                 terminate_threads(TERMINATE_ALL);
1745 }
1746
1747 static void fio_unpin_memory(void *pinned)
1748 {
1749         if (pinned) {
1750                 if (munlock(pinned, mlock_size) < 0)
1751                         perror("munlock");
1752                 munmap(pinned, mlock_size);
1753         }
1754 }
1755
1756 static void *fio_pin_memory(void)
1757 {
1758         unsigned long long phys_mem;
1759         void *ptr;
1760
1761         if (!mlock_size)
1762                 return NULL;
1763
1764         /*
1765          * Don't allow mlock of more than real_mem-128MB
1766          */
1767         phys_mem = os_phys_mem();
1768         if (phys_mem) {
1769                 if ((mlock_size + 128 * 1024 * 1024) > phys_mem) {
1770                         mlock_size = phys_mem - 128 * 1024 * 1024;
1771                         fprintf(f_out, "fio: limiting mlocked memory to %lluMiB\n", mlock_size >> 20);
1772                 }
1773         }
1774
1775         ptr = mmap(NULL, mlock_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | OS_MAP_ANON, 0, 0);
1776         if (!ptr) {
1777                 perror("malloc locked mem");
1778                 return NULL;
1779         }
1780         if (mlock(ptr, mlock_size) < 0) {
1781                 munmap(ptr, mlock_size);
1782                 perror("mlock");
1783                 return NULL;
1784         }
1785
1786         return ptr;
1787 }
1788
1789 /*
1790  * Main function for kicking off and reaping jobs, as needed.
1791  */
1792 static void run_threads(void)
1793 {
1794         struct thread_data *td;
1795         unsigned long spent;
1796         int i, todo, nr_running, m_rate, t_rate, nr_started;
1797         void *mlocked_mem;
1798
1799         mlocked_mem = fio_pin_memory();
1800
1801         if (!terse_output) {
1802                 printf("Starting %d thread%s\n", thread_number, thread_number > 1 ? "s" : "");
1803                 fflush(stdout);
1804         }
1805
1806         signal(SIGINT, sig_handler);
1807         signal(SIGALRM, sig_handler);
1808
1809         todo = thread_number;
1810         nr_running = 0;
1811         nr_started = 0;
1812         m_rate = t_rate = 0;
1813
1814         for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1815                 td = &threads[i];
1816
1817                 run_str[td->thread_number - 1] = 'P';
1818
1819                 init_disk_util(td);
1820
1821                 if (!td->create_serialize)
1822                         continue;
1823
1824                 /*
1825                  * do file setup here so it happens sequentially,
1826                  * we don't want X number of threads getting their
1827                  * client data interspersed on disk
1828                  */
1829                 if (setup_file(td)) {
1830                         td_set_runstate(td, TD_REAPED);
1831                         todo--;
1832                 }
1833         }
1834
1835         gettimeofday(&genesis, NULL);
1836
1837         while (todo) {
1838                 struct thread_data *map[MAX_JOBS];
1839                 struct timeval this_start;
1840                 int this_jobs = 0, left;
1841
1842                 /*
1843                  * create threads (TD_NOT_CREATED -> TD_CREATED)
1844                  */
1845                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1846                         td = &threads[i];
1847
1848                         if (td->runstate != TD_NOT_CREATED)
1849                                 continue;
1850
1851                         /*
1852                          * never got a chance to start, killed by other
1853                          * thread for some reason
1854                          */
1855                         if (td->terminate) {
1856                                 todo--;
1857                                 continue;
1858                         }
1859
1860                         if (td->start_delay) {
1861                                 spent = mtime_since_now(&genesis);
1862
1863                                 if (td->start_delay * 1000 > spent)
1864                                         continue;
1865                         }
1866
1867                         if (td->stonewall && (nr_started || nr_running))
1868                                 break;
1869
1870                         /*
1871                          * Set state to created. Thread will transition
1872                          * to TD_INITIALIZED when it's done setting up.
1873                          */
1874                         td_set_runstate(td, TD_CREATED);
1875                         map[this_jobs++] = td;
1876                         fio_sem_init(&startup_sem, 1);
1877                         nr_started++;
1878
1879                         if (td->use_thread) {
1880                                 if (pthread_create(&td->thread, NULL, thread_main, td)) {
1881                                         perror("thread_create");
1882                                         nr_started--;
1883                                 }
1884                         } else {
1885                                 if (fork())
1886                                         fio_sem_down(&startup_sem);
1887                                 else {
1888                                         fork_main(shm_id, i);
1889                                         exit(0);
1890                                 }
1891                         }
1892                 }
1893
1894                 /*
1895                  * Wait for the started threads to transition to
1896                  * TD_INITIALIZED.
1897                  */
1898                 gettimeofday(&this_start, NULL);
1899                 left = this_jobs;
1900                 while (left) {
1901                         if (mtime_since_now(&this_start) > JOB_START_TIMEOUT)
1902                                 break;
1903
1904                         usleep(100000);
1905
1906                         for (i = 0; i < this_jobs; i++) {
1907                                 td = map[i];
1908                                 if (!td)
1909                                         continue;
1910                                 if (td->runstate == TD_INITIALIZED) {
1911                                         map[i] = NULL;
1912                                         left--;
1913                                 } else if (td->runstate >= TD_EXITED) {
1914                                         map[i] = NULL;
1915                                         left--;
1916                                         todo--;
1917                                         nr_running++; /* work-around... */
1918                                 }
1919                         }
1920                 }
1921
1922                 if (left) {
1923                         log_err("fio: %d jobs failed to start\n", left);
1924                         for (i = 0; i < this_jobs; i++) {
1925                                 td = map[i];
1926                                 if (!td)
1927                                         continue;
1928                                 kill(td->pid, SIGTERM);
1929                         }
1930                         break;
1931                 }
1932
1933                 /*
1934                  * start created threads (TD_INITIALIZED -> TD_RUNNING).
1935                  */
1936                 for (i = 0; i < thread_number; i++) {
1937                         td = &threads[i];
1938
1939                         if (td->runstate != TD_INITIALIZED)
1940                                 continue;
1941
1942                         td_set_runstate(td, TD_RUNNING);
1943                         nr_running++;
1944                         nr_started--;
1945                         m_rate += td->ratemin;
1946                         t_rate += td->rate;
1947                         todo--;
1948                         fio_sem_up(&td->mutex);
1949                 }
1950
1951                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
1952
1953                 if (todo)
1954                         usleep(100000);
1955         }
1956
1957         while (nr_running) {
1958                 reap_threads(&nr_running, &t_rate, &m_rate);
1959                 usleep(10000);
1960         }
1961
1962         update_io_ticks();
1963         fio_unpin_memory(mlocked_mem);
1964 }
1965
1966 int main(int argc, char *argv[])
1967 {
1968         if (parse_options(argc, argv))
1969                 return 1;
1970
1971         if (!thread_number) {
1972                 log_err("Nothing to do\n");
1973                 return 1;
1974         }
1975
1976         disk_util_timer_arm();
1977
1978         run_threads();
1979         show_run_stats();
1980
1981         return 0;
1982 }