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 #include <string.h>
  14 #include <getopt.h>
  15 #include <inttypes.h>
  16 #include <assert.h>
  17
  18 #include "compiler/compiler.h"
  19 #include "flist.h"
  20 #include "fifo.h"
  21 #include "rbtree.h"
  22 #include "arch/arch.h"
  23 #include "os/os.h"
  24 #include "mutex.h"
  25 #include "log.h"
  26 #include "debug.h"
  27 #include "file.h"
  28 #include "io_ddir.h"
  29 #include "ioengine.h"
  30 #include "iolog.h"
  31 #include "helpers.h"
  32 #include "options.h"
  33 #include "profile.h"
  34
  35 #ifdef FIO_HAVE_GUASI
  36 #include <guasi.h>
  37 #endif
  38
  39 #ifdef FIO_HAVE_SOLARISAIO
  40 #include <sys/asynch.h>
  41 #endif
  42
  43 struct group_run_stats {
  44         unsigned long long max_run[2], min_run[2];
  45         unsigned long long max_bw[2], min_bw[2];
  46         unsigned long long io_kb[2];
  47         unsigned long long agg[2];
  48         unsigned int kb_base;
  49 };
  50
  51 /*
  52  * What type of allocation to use for io buffers
  53  */
  54 enum fio_memtype {
  55         MEM_MALLOC = 0, /* ordinary malloc */
  56         MEM_SHM,        /* use shared memory segments */
  57         MEM_SHMHUGE,    /* use shared memory segments with huge pages */
  58         MEM_MMAP,       /* use anonynomous mmap */
  59         MEM_MMAPHUGE,   /* memory mapped huge file */
  60 };
  61
  62 /*
  63  * How many depth levels to log
  64  */
  65 #define FIO_IO_U_MAP_NR 8
  66 #define FIO_IO_U_LAT_U_NR 10
  67 #define FIO_IO_U_LAT_M_NR 12
  68
  69 #define MAX_PATTERN_SIZE 512
  70
  71 struct thread_stat {
  72         char *name;
  73         char *verror;
  74         int error;
  75         int groupid;
  76         pid_t pid;
  77         char *description;
  78         int members;
  79
  80         struct io_log *slat_log;
  81         struct io_log *clat_log;
  82         struct io_log *bw_log;
  83
  84         /*
  85          * bandwidth and latency stats
  86          */
  87         struct io_stat clat_stat[2];            /* completion latency */
  88         struct io_stat slat_stat[2];            /* submission latency */
  89         struct io_stat bw_stat[2];              /* bandwidth stats */
  90
  91         unsigned long long stat_io_bytes[2];
  92         struct timeval stat_sample_time[2];
  93
  94         /*
  95          * fio system usage accounting
  96          */
  97         struct rusage ru_start;
  98         struct rusage ru_end;
  99         unsigned long usr_time;
 100         unsigned long sys_time;
 101         unsigned long ctx;
 102         unsigned long minf, majf;
 103
 104         /*
 105          * IO depth and latency stats
 106          */
 107         unsigned int io_u_map[FIO_IO_U_MAP_NR];
 108         unsigned int io_u_submit[FIO_IO_U_MAP_NR];
 109         unsigned int io_u_complete[FIO_IO_U_MAP_NR];
 110         unsigned int io_u_lat_u[FIO_IO_U_LAT_U_NR];
 111         unsigned int io_u_lat_m[FIO_IO_U_LAT_M_NR];
 112         unsigned long total_io_u[2];
 113         unsigned long short_io_u[2];
 114         unsigned long total_submit;
 115         unsigned long total_complete;
 116
 117         unsigned long long io_bytes[2];
 118         unsigned long runtime[2];
 119         unsigned long total_run_time;
 120
 121         /*
 122          * IO Error related stats
 123          */
 124         unsigned continue_on_error;
 125         unsigned long total_err_count;
 126         int first_error;
 127
 128         unsigned int kb_base;
 129 };
 130
 131 struct bssplit {
 132         unsigned int bs;
 133         unsigned char perc;
 134 };
 135
 136 struct thread_options {
 137         int pad;
 138         char *description;
 139         char *name;
 140         char *directory;
 141         char *filename;
 142         char *opendir;
 143         char *ioengine;
 144         enum td_ddir td_ddir;
 145         unsigned int kb_base;
 146         unsigned int ddir_nr;
 147         unsigned int iodepth;
 148         unsigned int iodepth_low;
 149         unsigned int iodepth_batch;
 150         unsigned int iodepth_batch_complete;
 151
 152         unsigned long long size;
 153         unsigned int fill_device;
 154         unsigned long long file_size_low;
 155         unsigned long long file_size_high;
 156         unsigned long long start_offset;
 157
 158         unsigned int bs[2];
 159         unsigned int ba[2];
 160         unsigned int min_bs[2];
 161         unsigned int max_bs[2];
 162         struct bssplit *bssplit[2];
 163         unsigned int bssplit_nr[2];
 164
 165         unsigned int nr_files;
 166         unsigned int open_files;
 167         enum file_lock_mode file_lock_mode;
 168         unsigned int lockfile_batch;
 169
 170         unsigned int odirect;
 171         unsigned int invalidate_cache;
 172         unsigned int create_serialize;
 173         unsigned int create_fsync;
 174         unsigned int create_on_open;
 175         unsigned int end_fsync;
 176         unsigned int pre_read;
 177         unsigned int sync_io;
 178         unsigned int verify;
 179         unsigned int do_verify;
 180         unsigned int verifysort;
 181         unsigned int verify_interval;
 182         unsigned int verify_offset;
 183         char verify_pattern[MAX_PATTERN_SIZE];
 184         unsigned int verify_pattern_bytes;
 185         unsigned int verify_fatal;
 186         unsigned int verify_async;
 187         unsigned int use_thread;
 188         unsigned int unlink;
 189         unsigned int do_disk_util;
 190         unsigned int override_sync;
 191         unsigned int rand_repeatable;
 192         unsigned int write_lat_log;
 193         unsigned int write_bw_log;
 194         unsigned int norandommap;
 195         unsigned int softrandommap;
 196         unsigned int bs_unaligned;
 197         unsigned int fsync_on_close;
 198
 199         unsigned int hugepage_size;
 200         unsigned int rw_min_bs;
 201         unsigned int thinktime;
 202         unsigned int thinktime_spin;
 203         unsigned int thinktime_blocks;
 204         unsigned int fsync_blocks;
 205         unsigned int fdatasync_blocks;
 206         unsigned int start_delay;
 207         unsigned long long timeout;
 208         unsigned long long ramp_time;
 209         unsigned int overwrite;
 210         unsigned int bw_avg_time;
 211         unsigned int loops;
 212         unsigned long long zone_size;
 213         unsigned long long zone_skip;
 214         enum fio_memtype mem_type;
 215         unsigned int mem_align;
 216
 217         unsigned int stonewall;
 218         unsigned int new_group;
 219         unsigned int numjobs;
 220         os_cpu_mask_t cpumask;
 221         unsigned int cpumask_set;
 222         os_cpu_mask_t verify_cpumask;
 223         unsigned int verify_cpumask_set;
 224         unsigned int iolog;
 225         unsigned int rwmixcycle;
 226         unsigned int rwmix[2];
 227         unsigned int nice;
 228         unsigned int file_service_type;
 229         unsigned int group_reporting;
 230         unsigned int fadvise_hint;
 231         unsigned int fallocate;
 232         unsigned int zero_buffers;
 233         unsigned int refill_buffers;
 234         unsigned int time_based;
 235         unsigned int disable_clat;
 236         unsigned int disable_slat;
 237         unsigned int disable_bw;
 238         unsigned int gtod_reduce;
 239         unsigned int gtod_cpu;
 240         unsigned int gtod_offload;
 241
 242         char *read_iolog_file;
 243         char *write_iolog_file;
 244         char *bw_log_file;
 245         char *lat_log_file;
 246
 247         /*
 248          * Pre-run and post-run shell
 249          */
 250         char *exec_prerun;
 251         char *exec_postrun;
 252
 253         unsigned int rate[2];
 254         unsigned int ratemin[2];
 255         unsigned int ratecycle;
 256         unsigned int rate_iops[2];
 257         unsigned int rate_iops_min[2];
 258
 259         char *ioscheduler;
 260
 261         /*
 262          * CPU "io" cycle burner
 263          */
 264         unsigned int cpuload;
 265         unsigned int cpucycle;
 266
 267         /*
 268          * I/O Error handling
 269          */
 270         unsigned int continue_on_error;
 271
 272         /*
 273          * Benchmark profile type
 274          */
 275         char *profile;
 276
 277         /*
 278          * blkio cgroup support
 279          */
 280         char *cgroup;
 281         unsigned int cgroup_weight;
 282
 283         unsigned int uid;
 284         unsigned int gid;
 285 };
 286
 287 #define FIO_VERROR_SIZE 128
 288
 289 /*
 290  * This describes a single thread/process executing a fio job.
 291  */
 292 struct thread_data {
 293         struct thread_options o;
 294         char verror[FIO_VERROR_SIZE];
 295         pthread_t thread;
 296         int thread_number;
 297         int groupid;
 298         struct thread_stat ts;
 299         struct fio_file **files;
 300         unsigned int files_size;
 301         unsigned int files_index;
 302         unsigned int nr_open_files;
 303         unsigned int nr_done_files;
 304         unsigned int nr_normal_files;
 305         union {
 306                 unsigned int next_file;
 307                 os_random_state_t next_file_state;
 308         };
 309         int error;
 310         int done;
 311         pid_t pid;
 312         char *orig_buffer;
 313         size_t orig_buffer_size;
 314         volatile int terminate;
 315         volatile int runstate;
 316         unsigned int ioprio;
 317         unsigned int ioprio_set;
 318         unsigned int last_was_sync;
 319
 320         char *mmapfile;
 321         int mmapfd;
 322
 323         void *iolog_buf;
 324         FILE *iolog_f;
 325
 326         char *sysfs_root;
 327
 328         unsigned long rand_seeds[6];
 329
 330         os_random_state_t bsrange_state;
 331         os_random_state_t verify_state;
 332
 333         int shm_id;
 334
 335         /*
 336          * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
 337          * to any of the available IO engines.
 338          */
 339         struct ioengine_ops *io_ops;
 340
 341         /*
 342          * Current IO depth and list of free and busy io_u's.
 343          */
 344         unsigned int cur_depth;
 345         unsigned int io_u_queued;
 346         struct flist_head io_u_freelist;
 347         struct flist_head io_u_busylist;
 348         struct flist_head io_u_requeues;
 349         pthread_mutex_t io_u_lock;
 350         pthread_cond_t free_cond;
 351
 352         /*
 353          * async verify offload
 354          */
 355         struct flist_head verify_list;
 356         pthread_t *verify_threads;
 357         unsigned int nr_verify_threads;
 358         pthread_cond_t verify_cond;
 359         int verify_thread_exit;
 360
 361         /*
 362          * Rate state
 363          */
 364         unsigned long rate_nsec_cycle[2];
 365         long rate_pending_usleep[2];
 366         unsigned long rate_bytes[2];
 367         unsigned long rate_blocks[2];
 368         struct timeval lastrate[2];
 369
 370         unsigned long long total_io_size;
 371
 372         unsigned long io_issues[2];
 373         unsigned long long io_blocks[2];
 374         unsigned long long io_bytes[2];
 375         unsigned long long io_skip_bytes;
 376         unsigned long long this_io_bytes[2];
 377         unsigned long long zone_bytes;
 378         struct fio_mutex *mutex;
 379
 380         /*
 381          * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
 382          */
 383         os_random_state_t random_state;
 384
 385         struct timeval start;   /* start of this loop */
 386         struct timeval epoch;   /* time job was started */
 387         struct timeval last_issue;
 388         struct timeval tv_cache;
 389         unsigned int tv_cache_nr;
 390         unsigned int tv_cache_mask;
 391         unsigned int ramp_time_over;
 392
 393         /*
 394          * read/write mixed workload state
 395          */
 396         os_random_state_t rwmix_state;
 397         unsigned long rwmix_issues;
 398         enum fio_ddir rwmix_ddir;
 399         unsigned int ddir_nr;
 400
 401         /*
 402          * IO history logs for verification. We use a tree for sorting,
 403          * if we are overwriting. Otherwise just use a fifo.
 404          */
 405         struct rb_root io_hist_tree;
 406         struct flist_head io_hist_list;
 407
 408         /*
 409          * For IO replaying
 410          */
 411         struct flist_head io_log_list;
 412
 413         /*
 414          * for fileservice, how often to switch to a new file
 415          */
 416         unsigned int file_service_nr;
 417         unsigned int file_service_left;
 418         struct fio_file *file_service_file;
 419
 420         /*
 421          * For generating file sizes
 422          */
 423         os_random_state_t file_size_state;
 424
 425         /*
 426          * Error counts
 427          */
 428         unsigned int total_err_count;
 429         int first_error;
 430
 431         /*
 432          * Can be overloaded by profiles
 433          */
 434         struct prof_io_ops prof_io_ops;
 435 };
 436
 437 /*
 438  * when should interactive ETA output be generated
 439  */
 440 enum {
 441         FIO_ETA_AUTO,
 442         FIO_ETA_ALWAYS,
 443         FIO_ETA_NEVER,
 444 };
 445
 446 #define __td_verror(td, err, msg, func)                                 \
 447         do {                                                            \
 448                 if ((td)->error)                                        \
 449                         break;                                          \
 450                 int e = (err);                                          \
 451                 (td)->error = e;                                        \
 452                 if (!(td)->first_error)                                 \
 453                         snprintf(td->verror, sizeof(td->verror) - 1, "file:%s:%d, func=%s, error=%s", __FILE__, __LINE__, (func), (msg));               \
 454         } while (0)
 455
 456
 457 #define td_clear_error(td)              \
 458         (td)->error = 0;
 459 #define td_verror(td, err, func)        \
 460         __td_verror((td), (err), strerror((err)), (func))
 461 #define td_vmsg(td, err, msg, func)     \
 462         __td_verror((td), (err), (msg), (func))
 463
 464 extern int exitall_on_terminate;
 465 extern int thread_number;
 466 extern int nr_process, nr_thread;
 467 extern int shm_id;
 468 extern int groupid;
 469 extern int terse_output;
 470 extern int temp_stall_ts;
 471 extern unsigned long long mlock_size;
 472 extern unsigned long page_mask, page_size;
 473 extern int read_only;
 474 extern int eta_print;
 475 extern unsigned long done_secs;
 476 extern char *job_section;
 477 extern int fio_gtod_offload;
 478 extern int fio_gtod_cpu;
 479
 480 extern struct thread_data *threads;
 481
 482 static inline void fio_ro_check(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 483 {
 484         assert(!(io_u->ddir == DDIR_WRITE && !td_write(td)));
 485 }
 486
 487 #define BLOCKS_PER_MAP          (8 * sizeof(int))
 488 #define TO_MAP_BLOCK(f, b)      (b)
 489 #define RAND_MAP_IDX(f, b)      (TO_MAP_BLOCK(f, b) / BLOCKS_PER_MAP)
 490 #define RAND_MAP_BIT(f, b)      (TO_MAP_BLOCK(f, b) & (BLOCKS_PER_MAP - 1))
 491
 492 #define MAX_JOBS        (1024)
 493
 494 #define td_non_fatal_error(e)   ((e) == EIO || (e) == EILSEQ)
 495
 496 static inline void update_error_count(struct thread_data *td, int err)
 497 {
 498         td->total_err_count++;
 499         if (td->total_err_count == 1)
 500                 td->first_error = err;
 501 }
 502
 503 static inline int should_fsync(struct thread_data *td)
 504 {
 505         if (td->last_was_sync)
 506                 return 0;
 507         if (td->o.odirect)
 508                 return 0;
 509         if (td_write(td) || td_rw(td) || td->o.override_sync)
 510                 return 1;
 511
 512         return 0;
 513 }
 514
 515 /*
 516  * Time functions
 517  */
 518 extern unsigned long long utime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 519 extern unsigned long long utime_since_now(struct timeval *);
 520 extern unsigned long mtime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 521 extern unsigned long mtime_since_now(struct timeval *);
 522 extern unsigned long time_since_now(struct timeval *);
 523 extern unsigned long mtime_since_genesis(void);
 524 extern void usec_spin(unsigned int);
 525 extern void usec_sleep(struct thread_data *, unsigned long);
 526 extern void fill_start_time(struct timeval *);
 527 extern void fio_gettime(struct timeval *, void *);
 528 extern void fio_gtod_init(void);
 529 extern void fio_gtod_update(void);
 530 extern void set_genesis_time(void);
 531 extern int ramp_time_over(struct thread_data *);
 532 extern int in_ramp_time(struct thread_data *);
 533
 534 /*
 535  * Init/option functions
 536  */
 537 extern int __must_check parse_options(int, char **);
 538 extern int fio_options_parse(struct thread_data *, char **, int);
 539 extern void fio_keywords_init(void);
 540 extern int fio_cmd_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 541 extern void fio_fill_default_options(struct thread_data *);
 542 extern int fio_show_option_help(const char *);
 543 extern void fio_options_dup_and_init(struct option *);
 544 extern void options_mem_dupe(struct thread_data *);
 545 extern void options_mem_free(struct thread_data *);
 546 extern void td_fill_rand_seeds(struct thread_data *);
 547 extern void add_job_opts(const char **);
 548 #define FIO_GETOPT_JOB          0x89988998
 549 #define FIO_NR_OPTIONS          (FIO_MAX_OPTS + 128)
 550
 551 /*
 552  * ETA/status stuff
 553  */
 554 extern void print_thread_status(void);
 555 extern void print_status_init(int);
 556
 557 /*
 558  * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
 559  * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
 560  * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
 561  * reap it.
 562  */
 563 enum {
 564         TD_NOT_CREATED = 0,
 565         TD_CREATED,
 566         TD_INITIALIZED,
 567         TD_RAMP,
 568         TD_RUNNING,
 569         TD_PRE_READING,
 570         TD_VERIFYING,
 571         TD_FSYNCING,
 572         TD_EXITED,
 573         TD_REAPED,
 574 };
 575
 576 extern void td_set_runstate(struct thread_data *, int);
 577
 578 /*
 579  * Memory helpers
 580  */
 581 extern int __must_check fio_pin_memory(void);
 582 extern void fio_unpin_memory(void);
 583 extern int __must_check allocate_io_mem(struct thread_data *);
 584 extern void free_io_mem(struct thread_data *);
 585
 586 /*
 587  * Reset stats after ramp time completes
 588  */
 589 extern void reset_all_stats(struct thread_data *);
 590
 591 /*
 592  * blktrace support
 593  */
 594 #ifdef FIO_HAVE_BLKTRACE
 595 extern int is_blktrace(const char *);
 596 extern int load_blktrace(struct thread_data *, const char *);
 597 #endif
 598
 599 /*
 600  * Mark unused variables passed to ops functions as unused, to silence gcc
 601  */
 602 #define fio_unused      __attribute((__unused__))
 603 #define fio_init        __attribute__((constructor))
 604 #define fio_exit        __attribute__((destructor))
 605
 606 #define for_each_td(td, i)      \
 607         for ((i) = 0, (td) = &threads[0]; (i) < (int) thread_number; (i)++, (td)++)
 608 #define for_each_file(td, f, i) \
 609         if ((td)->files_index)                                          \
 610                 for ((i) = 0, (f) = (td)->files[0];                     \
 611                  (i) < (td)->o.nr_files && ((f) = (td)->files[i]) != NULL; \
 612                  (i)++)
 613
 614 #define fio_assert(td, cond)    do {    \
 615         if (!(cond)) {                  \
 616                 int *__foo = NULL;      \
 617                 fprintf(stderr, "file:%s:%d, assert %s failed\n", __FILE__, __LINE__, #cond);   \
 618                 (td)->runstate = TD_EXITED;     \
 619                 (td)->error = EFAULT;           \
 620                 *__foo = 0;                     \
 621         }       \
 622 } while (0)
 623
 624 static inline int fio_fill_issue_time(struct thread_data *td)
 625 {
 626         if (td->o.read_iolog_file ||
 627             !td->o.disable_clat || !td->o.disable_slat || !td->o.disable_bw)
 628                 return 1;
 629
 630         return 0;
 631 }
 632
 633 /*
 634  * Cheesy number->string conversion, complete with carry rounding error.
 635  */
 636 static inline char *num2str(unsigned long num, int maxlen, int base, int pow2)
 637 {
 638         char postfix[] = { ' ', 'K', 'M', 'G', 'P', 'E' };
 639         unsigned int thousand;
 640         char *buf;
 641         int i;
 642
 643         if (pow2)
 644                 thousand = 1024;
 645         else
 646                 thousand = 1000;
 647
 648         buf = malloc(128);
 649
 650         for (i = 0; base > 1; i++)
 651                 base /= thousand;
 652
 653         do {
 654                 int len, carry = 0;
 655
 656                 len = sprintf(buf, "%'lu", num);
 657                 if (len <= maxlen) {
 658                         if (i >= 1) {
 659                                 buf[len] = postfix[i];
 660                                 buf[len + 1] = '\0';
 661                         }
 662                         return buf;
 663                 }
 664
 665                 if ((num % thousand) >= (thousand / 2))
 666                         carry = 1;
 667
 668                 num /= thousand;
 669                 num += carry;
 670                 i++;
 671         } while (i <= 5);
 672
 673         return buf;
 674 }
 675
 676 static inline int __should_check_rate(struct thread_data *td,
 677                                       enum fio_ddir ddir)
 678 {
 679         struct thread_options *o = &td->o;
 680
 681         /*
 682          * If some rate setting was given, we need to check it
 683          */
 684         if (o->rate[ddir] || o->ratemin[ddir] || o->rate_iops[ddir] ||
 685             o->rate_iops_min[ddir])
 686                 return 1;
 687
 688         return 0;
 689 }
 690
 691 static inline int should_check_rate(struct thread_data *td,
 692                                     unsigned long *bytes_done)
 693 {
 694         int ret = 0;
 695
 696         if (bytes_done[0])
 697                 ret |= __should_check_rate(td, 0);
 698         if (bytes_done[1])
 699                 ret |= __should_check_rate(td, 1);
 700
 701         return ret;
 702 }
 703
 704 static inline int is_power_of_2(unsigned int val)
 705 {
 706         return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
 707 }
 708
 709 /*
 710  * We currently only need to do locking if we have verifier threads
 711  * accessing our internal structures too
 712  */
 713 static inline void td_io_u_lock(struct thread_data *td)
 714 {
 715         if (td->o.verify_async)
 716                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
 717 }
 718
 719 static inline void td_io_u_unlock(struct thread_data *td)
 720 {
 721         if (td->o.verify_async)
 722                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
 723 }
 724
 725 static inline void td_io_u_free_notify(struct thread_data *td)
 726 {
 727         if (td->o.verify_async)
 728                 pthread_cond_signal(&td->free_cond);
 729 }
 730
 731 #endif