fio.h

   1 #ifndef FIO_H
   2 #define FIO_H
   3
   4 #include <sched.h>
   5 #include <limits.h>
   6 #include <pthread.h>
   7 #include <sys/time.h>
   8 #include <sys/resource.h>
   9 #include <errno.h>
  10 #include <stdlib.h>
  11 #include <stdio.h>
  12 #include <unistd.h>
  13
  14 #include "list.h"
  15 #include "md5.h"
  16 #include "crc32.h"
  17 #include "arch.h"
  18 #include "os.h"
  19
  20 struct io_stat {
  21         unsigned long val;
  22         unsigned long val_sq;
  23         unsigned long max_val;
  24         unsigned long min_val;
  25         unsigned long samples;
  26 };
  27
  28 struct io_sample {
  29         unsigned long time;
  30         unsigned long val;
  31         unsigned int ddir;
  32 };
  33
  34 struct io_log {
  35         unsigned long nr_samples;
  36         unsigned long max_samples;
  37         struct io_sample *log;
  38 };
  39
  40 struct io_piece {
  41         struct list_head list;
  42         struct fio_file *file;
  43         unsigned long long offset;
  44         unsigned int len;
  45         int ddir;
  46 };
  47
  48 /*
  49  * The io unit
  50  */
  51 struct io_u {
  52         union {
  53 #ifdef FIO_HAVE_LIBAIO
  54                 struct iocb iocb;
  55 #endif
  56 #ifdef FIO_HAVE_POSIXAIO
  57                 struct aiocb aiocb;
  58 #endif
  59 #ifdef FIO_HAVE_SGIO
  60                 struct sg_io_hdr hdr;
  61 #endif
  62         };
  63         struct timeval start_time;
  64         struct timeval issue_time;
  65
  66         char *buf;
  67         unsigned int buflen;
  68         unsigned long long offset;
  69         unsigned int index;
  70
  71         unsigned int resid;
  72         unsigned int error;
  73
  74         unsigned char seen;
  75         unsigned char ddir;
  76
  77         struct fio_file *file;
  78
  79         struct list_head list;
  80 };
  81
  82 #define FIO_HDR_MAGIC   0xf00baaef
  83
  84 enum {
  85         VERIFY_NONE = 0,
  86         VERIFY_MD5,
  87         VERIFY_CRC32,
  88 };
  89
  90 struct verify_header {
  91         unsigned int fio_magic;
  92         unsigned int len;
  93         unsigned int verify_type;
  94         union {
  95                 char md5_digest[MD5_HASH_WORDS * 4];
  96                 unsigned long crc32;
  97         };
  98 };
  99
 100 struct group_run_stats {
 101         unsigned long long max_run[2], min_run[2];
 102         unsigned long long max_bw[2], min_bw[2];
 103         unsigned long long io_kb[2];
 104         unsigned long long agg[2];
 105 };
 106
 107 enum fio_ddir {
 108         DDIR_READ = 0,
 109         DDIR_WRITE,
 110 };
 111
 112 /*
 113  * What type of allocation to use for io buffers
 114  */
 115 enum fio_memtype {
 116         MEM_MALLOC = 0, /* ordinary malloc */
 117         MEM_SHM,        /* use shared memory segments */
 118         MEM_MMAP,       /* use anonynomous mmap */
 119 };
 120
 121 /*
 122  * The type of object we are working on
 123  */
 124 enum fio_filetype {
 125         FIO_TYPE_FILE = 1,
 126         FIO_TYPE_BD,
 127         FIO_TYPE_CHAR,
 128 };
 129
 130 enum fio_ioengine_flags {
 131         FIO_SYNCIO      = 1 << 0,
 132         FIO_CPUIO       = 1 << 1,
 133         FIO_MMAPIO      = 1 << 2,
 134         FIO_RAWIO       = 1 << 3,
 135 };
 136
 137 struct fio_file {
 138         /*
 139          * A file may not be a file descriptor, let the io engine decide
 140          */
 141         union {
 142                 unsigned long file_data;
 143                 int fd;
 144         };
 145         char *file_name;
 146         void *mmap;
 147         unsigned long long file_size;
 148         unsigned long long real_file_size;
 149         unsigned long long file_offset;
 150         unsigned long long last_pos;
 151
 152         unsigned long *file_map;
 153         unsigned int num_maps;
 154
 155         int fileno;
 156 };
 157
 158 /*
 159  * This describes a single thread/process executing a fio job.
 160  */
 161 struct thread_data {
 162         char name[32];
 163         char *directory;
 164         char verror[80];
 165         pthread_t thread;
 166         int thread_number;
 167         int groupid;
 168         enum fio_filetype filetype;
 169         struct fio_file *files;
 170         unsigned int nr_files;
 171         unsigned int next_file;
 172         int error;
 173         pid_t pid;
 174         char *orig_buffer;
 175         size_t orig_buffer_size;
 176         volatile int terminate;
 177         volatile int runstate;
 178         enum fio_ddir ddir;
 179         unsigned int iomix;
 180         unsigned int ioprio;
 181
 182         unsigned char sequential;
 183         unsigned char odirect;
 184         unsigned char invalidate_cache;
 185         unsigned char create_serialize;
 186         unsigned char create_fsync;
 187         unsigned char end_fsync;
 188         unsigned char sync_io;
 189         unsigned char verify;
 190         unsigned char use_thread;
 191         unsigned char unlink;
 192         unsigned char do_disk_util;
 193         unsigned char override_sync;
 194         unsigned char rand_repeatable;
 195         unsigned char write_lat_log;
 196         unsigned char write_bw_log;
 197
 198         unsigned int bs;
 199         unsigned int min_bs;
 200         unsigned int max_bs;
 201         unsigned int thinktime;
 202         unsigned int fsync_blocks;
 203         unsigned int start_delay;
 204         unsigned long timeout;
 205         unsigned int overwrite;
 206         unsigned int bw_avg_time;
 207         unsigned int loops;
 208         unsigned long long zone_size;
 209         unsigned long long zone_skip;
 210         enum fio_memtype mem_type;
 211         unsigned int stonewall;
 212         unsigned int numjobs;
 213         unsigned int iodepth;
 214         os_cpu_mask_t cpumask;
 215         unsigned int iolog;
 216         unsigned int read_iolog;
 217         unsigned int write_iolog;
 218         unsigned int rwmixcycle;
 219         unsigned int rwmixread;
 220         unsigned int nice;
 221
 222         char *iolog_file;
 223         void *iolog_buf;
 224         FILE *iolog_f;
 225
 226         char *sysfs_root;
 227         char *ioscheduler;
 228
 229         os_random_state_t bsrange_state;
 230         os_random_state_t verify_state;
 231
 232         int shm_id;
 233
 234         /*
 235          * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
 236          * to any of the available IO engines.
 237          */
 238         struct ioengine_ops *io_ops;
 239
 240         /*
 241          * Current IO depth and list of free and busy io_u's.
 242          */
 243         unsigned int cur_depth;
 244         struct list_head io_u_freelist;
 245         struct list_head io_u_busylist;
 246
 247         /*
 248          * Rate state
 249          */
 250         unsigned int rate;
 251         unsigned int ratemin;
 252         unsigned int ratecycle;
 253         unsigned long rate_usec_cycle;
 254         long rate_pending_usleep;
 255         unsigned long rate_bytes;
 256         struct timeval lastrate;
 257
 258         unsigned long runtime[2];               /* msec */
 259         unsigned long long io_size;
 260         unsigned long long total_file_size;
 261         unsigned long long start_offset;
 262         unsigned long long total_io_size;
 263
 264         unsigned long long io_blocks[2];
 265         unsigned long long io_bytes[2];
 266         unsigned long long zone_bytes;
 267         unsigned long long this_io_bytes[2];
 268         volatile int mutex;
 269
 270         /*
 271          * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
 272          */
 273         os_random_state_t random_state;
 274
 275         /*
 276          * CPU "io" cycle burner
 277          */
 278         unsigned int cpuload;
 279         unsigned int cpucycle;
 280
 281         /*
 282          * bandwidth and latency stats
 283          */
 284         struct io_stat clat_stat[2];            /* completion latency */
 285         struct io_stat slat_stat[2];            /* submission latency */
 286         struct io_stat bw_stat[2];              /* bandwidth stats */
 287
 288         unsigned long long stat_io_bytes[2];
 289         struct timeval stat_sample_time[2];
 290
 291         struct io_log *slat_log;
 292         struct io_log *clat_log;
 293         struct io_log *bw_log;
 294
 295         struct timeval start;   /* start of this loop */
 296         struct timeval epoch;   /* time job was started */
 297
 298         /*
 299          * fio system usage accounting
 300          */
 301         struct rusage ru_start;
 302         struct rusage ru_end;
 303         unsigned long usr_time;
 304         unsigned long sys_time;
 305         unsigned long ctx;
 306
 307         /*
 308          * read/write mixed workload state
 309          */
 310         os_random_state_t rwmix_state;
 311         struct timeval rwmix_switch;
 312         enum fio_ddir rwmix_ddir;
 313
 314         /*
 315          * Pre-run and post-run shell
 316          */
 317         char *exec_prerun;
 318         char *exec_postrun;
 319
 320         /*
 321          * IO historic logs
 322          */
 323         struct list_head io_hist_list;
 324         struct list_head io_log_list;
 325 };
 326
 327 #define __td_verror(td, err, msg)                                       \
 328         do {                                                            \
 329                 int e = (err);                                          \
 330                 (td)->error = e;                                        \
 331                 snprintf(td->verror, sizeof(td->verror) - 1, "file:%s:%d, error=%s", __FILE__, __LINE__, (msg));        \
 332         } while (0)
 333
 334
 335 #define td_verror(td, err)      __td_verror((td), (err), strerror((err)))
 336 #define td_vmsg(td, err, msg)   __td_verror((td), (err), (msg))
 337
 338 extern int rate_quit;
 339 extern int exitall_on_terminate;
 340 extern int thread_number;
 341 extern int shm_id;
 342 extern int groupid;
 343 extern int terse_output;
 344 extern FILE *f_out;
 345 extern FILE *f_err;
 346 extern char *fio_inst_prefix;
 347 extern int temp_stall_ts;
 348
 349 extern struct thread_data *threads;
 350
 351 #define td_read(td)             ((td)->ddir == DDIR_READ)
 352 #define td_write(td)            ((td)->ddir == DDIR_WRITE)
 353 #define td_rw(td)               ((td)->iomix != 0)
 354
 355 #define BLOCKS_PER_MAP          (8 * sizeof(long))
 356 #define TO_MAP_BLOCK(td, f, b)  ((b) - ((f)->file_offset / (td)->min_bs))
 357 #define RAND_MAP_IDX(td, f, b)  (TO_MAP_BLOCK(td, f, b) / BLOCKS_PER_MAP)
 358 #define RAND_MAP_BIT(td, f, b)  (TO_MAP_BLOCK(td, f, b) & (BLOCKS_PER_MAP - 1))
 359
 360 #define MAX_JOBS        (1024)
 361
 362 struct disk_util_stat {
 363         unsigned ios[2];
 364         unsigned merges[2];
 365         unsigned long long sectors[2];
 366         unsigned ticks[2];
 367         unsigned io_ticks;
 368         unsigned time_in_queue;
 369 };
 370
 371 struct disk_util {
 372         struct list_head list;
 373
 374         char *name;
 375         char path[256];
 376         dev_t dev;
 377
 378         struct disk_util_stat dus;
 379         struct disk_util_stat last_dus;
 380
 381         unsigned long msec;
 382         struct timeval time;
 383 };
 384
 385 struct io_completion_data {
 386         int nr;                         /* input */
 387
 388         int error;                      /* output */
 389         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
 390 };
 391
 392 #define DISK_UTIL_MSEC  (250)
 393
 394 #ifndef min
 395 #define min(a, b)       ((a) < (b) ? (a) : (b))
 396 #endif
 397
 398 /*
 399  * Log exports
 400  */
 401 extern int read_iolog_get(struct thread_data *, struct io_u *);
 402 extern void write_iolog_put(struct thread_data *, struct io_u *);
 403 extern int init_iolog(struct thread_data *td);
 404 extern void log_io_piece(struct thread_data *, struct io_u *);
 405 extern void prune_io_piece_log(struct thread_data *);
 406 extern void write_iolog_close(struct thread_data *);
 407
 408 /*
 409  * Logging
 410  */
 411 extern void add_clat_sample(struct thread_data *, int, unsigned long);
 412 extern void add_slat_sample(struct thread_data *, int, unsigned long);
 413 extern void add_bw_sample(struct thread_data *, int);
 414 extern void show_run_stats(void);
 415 extern void init_disk_util(struct thread_data *);
 416 extern void update_rusage_stat(struct thread_data *);
 417 extern void update_io_ticks(void);
 418 extern void disk_util_timer_arm(void);
 419 extern void setup_log(struct io_log **);
 420 extern void finish_log(struct thread_data *, struct io_log *, const char *);
 421 extern int setup_rate(struct thread_data *);
 422
 423 /*
 424  * Time functions
 425  */
 426 extern void time_init(void);
 427 extern unsigned long utime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 428 extern unsigned long mtime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 429 extern unsigned long mtime_since_now(struct timeval *);
 430 extern unsigned long time_since_now(struct timeval *);
 431 extern unsigned long mtime_since_genesis(void);
 432 extern void __usec_sleep(unsigned int);
 433 extern void usec_sleep(struct thread_data *, unsigned long);
 434 extern void rate_throttle(struct thread_data *, unsigned long, unsigned int);
 435
 436 /*
 437  * Init functions
 438  */
 439 extern int parse_options(int, char **);
 440 extern int init_random_state(struct thread_data *);
 441
 442 /*
 443  * File setup/shutdown
 444  */
 445 extern void close_files(struct thread_data *);
 446 extern int setup_files(struct thread_data *);
 447 extern int file_invalidate_cache(struct thread_data *, struct fio_file *);
 448
 449 /*
 450  * ETA/status stuff
 451  */
 452 extern void print_thread_status(void);
 453 extern void print_status_init(int);
 454
 455 /*
 456  * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
 457  * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
 458  * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
 459  * reap it.
 460  */
 461 enum {
 462         TD_NOT_CREATED = 0,
 463         TD_CREATED,
 464         TD_INITIALIZED,
 465         TD_RUNNING,
 466         TD_VERIFYING,
 467         TD_FSYNCING,
 468         TD_EXITED,
 469         TD_REAPED,
 470 };
 471
 472 /*
 473  * Verify helpers
 474  */
 475 extern void populate_verify_io_u(struct thread_data *, struct io_u *);
 476 extern int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *);
 477 extern int do_io_u_verify(struct thread_data *, struct io_u **);
 478
 479 /*
 480  * Memory helpers
 481  */
 482 extern int fio_pin_memory(void);
 483 extern void fio_unpin_memory(void);
 484 extern int allocate_io_mem(struct thread_data *);
 485 extern void free_io_mem(struct thread_data *);
 486
 487 /*
 488  * io unit handling
 489  */
 490 #define queue_full(td)  list_empty(&(td)->io_u_freelist)
 491 extern struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *);
 492 extern struct io_u *get_io_u(struct thread_data *, struct fio_file *);
 493 extern void put_io_u(struct thread_data *, struct io_u *);
 494 extern void ios_completed(struct thread_data *, struct io_completion_data *);
 495 extern void io_completed(struct thread_data *, struct io_u *, struct io_completion_data *);
 496
 497 /*
 498  * io engine entry points
 499  */
 500 extern int td_io_prep(struct thread_data *, struct io_u *);
 501 extern int td_io_queue(struct thread_data *, struct io_u *);
 502 extern int td_io_sync(struct thread_data *, struct fio_file *);
 503 extern int td_io_getevents(struct thread_data *, int, int, struct timespec *);
 504
 505 /*
 506  * This is a pretty crappy semaphore implementation, but with the use that fio
 507  * has (just signalling start/go conditions), it doesn't have to be better.
 508  * Naturally this would not work for any type of contended semaphore or
 509  * for real locking.
 510  */
 511 static inline void fio_sem_init(volatile int *sem, int val)
 512 {
 513         *sem = val;
 514 }
 515
 516 static inline void fio_sem_down(volatile int *sem)
 517 {
 518         while (*sem == 0)
 519                 usleep(10000);
 520
 521         (*sem)--;
 522 }
 523
 524 static inline void fio_sem_up(volatile int *sem)
 525 {
 526         (*sem)++;
 527 }
 528
 529 /*
 530  * If logging output to a file, stderr should go to both stderr and f_err
 531  */
 532 #define log_err(args...)        do {            \
 533         fprintf(f_err, ##args);                 \
 534         if (f_err != stderr)                    \
 535                 fprintf(stderr, ##args);        \
 536         } while (0)
 537
 538 struct ioengine_ops {
 539         char name[16];
 540         int version;
 541         int flags;
 542         int (*setup)(struct thread_data *);
 543         int (*init)(struct thread_data *);
 544         int (*prep)(struct thread_data *, struct io_u *);
 545         int (*queue)(struct thread_data *, struct io_u *);
 546         int (*getevents)(struct thread_data *, int, int, struct timespec *);
 547         struct io_u *(*event)(struct thread_data *, int);
 548         int (*cancel)(struct thread_data *, struct io_u *);
 549         void (*cleanup)(struct thread_data *);
 550         int (*sync)(struct thread_data *, struct fio_file *);
 551         void *data;
 552         void *dlhandle;
 553 };
 554
 555 #define FIO_IOOPS_VERSION       2
 556
 557 extern struct ioengine_ops *load_ioengine(struct thread_data *, char *);
 558 extern void close_ioengine(struct thread_data *);
 559
 560 /*
 561  * Mark unused variables passed to ops functions as unused, to silence gcc
 562  */
 563 #define fio_unused      __attribute((__unused__))
 564
 565 #define for_each_td(td, i)      \
 566         for ((i) = 0, (td) = &threads[0]; (i) < (int) thread_number; (i)++, (td)++)
 567 #define for_each_file(td, f, i) \
 568         for ((i) = 0, (f) = &(td)->files[0]; (i) < (int) (td)->nr_files; (i)++, (f)++)
 569
 570 #endif