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 <inttypes.h>
  15 #include <assert.h>
  16
  17 #include "compiler/compiler.h"
  18 #include "thread_options.h"
  19 #include "flist.h"
  20 #include "fifo.h"
  21 #include "arch/arch.h"
  22 #include "os/os.h"
  23 #include "mutex.h"
  24 #include "log.h"
  25 #include "debug.h"
  26 #include "file.h"
  27 #include "io_ddir.h"
  28 #include "ioengine.h"
  29 #include "iolog.h"
  30 #include "helpers.h"
  31 #include "options.h"
  32 #include "profile.h"
  33 #include "time.h"
  34 #include "gettime.h"
  35 #include "lib/getopt.h"
  36 #include "lib/rand.h"
  37 #include "lib/rbtree.h"
  38 #include "client.h"
  39 #include "server.h"
  40 #include "stat.h"
  41 #include "flow.h"
  42 #include "io_u_queue.h"
  43
  44 #ifdef CONFIG_SOLARISAIO
  45 #include <sys/asynch.h>
  46 #endif
  47
  48 #ifdef CONFIG_LIBNUMA
  49 #include <linux/mempolicy.h>
  50 #include <numa.h>
  51
  52 /*
  53  * "local" is pseudo-policy
  54  */
  55 #define MPOL_LOCAL MPOL_MAX
  56 #endif
  57
  58 /*
  59  * offset generator types
  60  */
  61 enum {
  62         RW_SEQ_SEQ      = 0,
  63         RW_SEQ_IDENT,
  64 };
  65
  66 enum {
  67         TD_F_VER_BACKLOG        = 1,
  68         TD_F_TRIM_BACKLOG       = 2,
  69         TD_F_READ_IOLOG         = 4,
  70         TD_F_REFILL_BUFFERS     = 8,
  71         TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS   = 16,
  72         TD_F_VER_NONE           = 32,
  73         TD_F_PROFILE_OPS        = 64,
  74         TD_F_COMPRESS           = 128,
  75         TD_F_NOIO               = 256,
  76 };
  77
  78 enum {
  79         FIO_RAND_BS_OFF         = 0,
  80         FIO_RAND_VER_OFF,
  81         FIO_RAND_MIX_OFF,
  82         FIO_RAND_FILE_OFF,
  83         FIO_RAND_BLOCK_OFF,
  84         FIO_RAND_FILE_SIZE_OFF,
  85         FIO_RAND_TRIM_OFF,
  86         FIO_RAND_BUF_OFF,
  87         FIO_RAND_SEQ_RAND_READ_OFF,
  88         FIO_RAND_SEQ_RAND_WRITE_OFF,
  89         FIO_RAND_SEQ_RAND_TRIM_OFF,
  90         FIO_RAND_START_DELAY,
  91         FIO_RAND_NR_OFFS,
  92 };
  93
  94 /*
  95  * This describes a single thread/process executing a fio job.
  96  */
  97 struct thread_data {
  98         struct thread_options o;
  99         unsigned long flags;
 100         void *eo;
 101         char verror[FIO_VERROR_SIZE];
 102         pthread_t thread;
 103         unsigned int thread_number;
 104         unsigned int groupid;
 105         struct thread_stat ts;
 106
 107         int client_type;
 108
 109         struct io_log *slat_log;
 110         struct io_log *clat_log;
 111         struct io_log *lat_log;
 112         struct io_log *bw_log;
 113         struct io_log *iops_log;
 114
 115         uint64_t stat_io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 116         struct timeval bw_sample_time;
 117
 118         uint64_t stat_io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 119         struct timeval iops_sample_time;
 120
 121         volatile int update_rusage;
 122         struct fio_mutex *rusage_sem;
 123         struct rusage ru_start;
 124         struct rusage ru_end;
 125
 126         struct fio_file **files;
 127         unsigned char *file_locks;
 128         unsigned int files_size;
 129         unsigned int files_index;
 130         unsigned int nr_open_files;
 131         unsigned int nr_done_files;
 132         unsigned int nr_normal_files;
 133         union {
 134                 unsigned int next_file;
 135                 os_random_state_t next_file_state;
 136                 struct frand_state __next_file_state;
 137         };
 138         int error;
 139         int sig;
 140         int done;
 141         pid_t pid;
 142         char *orig_buffer;
 143         size_t orig_buffer_size;
 144         volatile int terminate;
 145         volatile int runstate;
 146         unsigned int last_was_sync;
 147         enum fio_ddir last_ddir;
 148
 149         int mmapfd;
 150
 151         void *iolog_buf;
 152         FILE *iolog_f;
 153
 154         char *sysfs_root;
 155
 156         unsigned long rand_seeds[FIO_RAND_NR_OFFS];
 157
 158         union {
 159                 os_random_state_t bsrange_state;
 160                 struct frand_state __bsrange_state;
 161         };
 162         union {
 163                 os_random_state_t verify_state;
 164                 struct frand_state __verify_state;
 165         };
 166         union {
 167                 os_random_state_t trim_state;
 168                 struct frand_state __trim_state;
 169         };
 170         union {
 171                 os_random_state_t delay_state;
 172                 struct frand_state __delay_state;
 173         };
 174
 175         struct frand_state buf_state;
 176
 177         unsigned int verify_batch;
 178         unsigned int trim_batch;
 179
 180         int shm_id;
 181
 182         /*
 183          * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
 184          * to any of the available IO engines.
 185          */
 186         struct ioengine_ops *io_ops;
 187
 188         /*
 189          * Queue depth of io_u's that fio MIGHT do
 190          */
 191         unsigned int cur_depth;
 192
 193         /*
 194          * io_u's about to be committed
 195          */
 196         unsigned int io_u_queued;
 197
 198         /*
 199          * io_u's submitted but not completed yet
 200          */
 201         unsigned int io_u_in_flight;
 202
 203         /*
 204          * List of free and busy io_u's
 205          */
 206         struct io_u_ring io_u_requeues;
 207         struct io_u_queue io_u_freelist;
 208         struct io_u_queue io_u_all;
 209         pthread_mutex_t io_u_lock;
 210         pthread_cond_t free_cond;
 211
 212         /*
 213          * async verify offload
 214          */
 215         struct flist_head verify_list;
 216         pthread_t *verify_threads;
 217         unsigned int nr_verify_threads;
 218         pthread_cond_t verify_cond;
 219         int verify_thread_exit;
 220
 221         /*
 222          * Rate state
 223          */
 224         uint64_t rate_bps[DDIR_RWDIR_CNT];
 225         long rate_pending_usleep[DDIR_RWDIR_CNT];
 226         unsigned long rate_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 227         unsigned long rate_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 228         struct timeval lastrate[DDIR_RWDIR_CNT];
 229
 230         uint64_t total_io_size;
 231         uint64_t fill_device_size;
 232
 233         unsigned long io_issues[DDIR_RWDIR_CNT];
 234         uint64_t io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 235         uint64_t this_io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 236         uint64_t io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 237         uint64_t io_skip_bytes;
 238         uint64_t this_io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 239         uint64_t zone_bytes;
 240         struct fio_mutex *mutex;
 241
 242         /*
 243          * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
 244          */
 245         union {
 246                 os_random_state_t random_state;
 247                 struct frand_state __random_state;
 248         };
 249
 250         struct timeval start;   /* start of this loop */
 251         struct timeval epoch;   /* time job was started */
 252         struct timeval last_issue;
 253         struct timeval tv_cache;
 254         unsigned int tv_cache_nr;
 255         unsigned int tv_cache_mask;
 256         unsigned int ramp_time_over;
 257
 258         /*
 259          * Time since last latency_window was started
 260          */
 261         struct timeval latency_ts;
 262         unsigned int latency_qd;
 263         unsigned int latency_qd_high;
 264         unsigned int latency_qd_low;
 265         unsigned int latency_failed;
 266         uint64_t latency_ios;
 267         int latency_end_run;
 268
 269         /*
 270          * read/write mixed workload state
 271          */
 272         union {
 273                 os_random_state_t rwmix_state;
 274                 struct frand_state __rwmix_state;
 275         };
 276         unsigned long rwmix_issues;
 277         enum fio_ddir rwmix_ddir;
 278         unsigned int ddir_seq_nr;
 279
 280         /*
 281          * rand/seq mixed workload state
 282          */
 283         union {
 284                 os_random_state_t seq_rand_state[DDIR_RWDIR_CNT];
 285                 struct frand_state __seq_rand_state[DDIR_RWDIR_CNT];
 286         };
 287
 288         /*
 289          * IO history logs for verification. We use a tree for sorting,
 290          * if we are overwriting. Otherwise just use a fifo.
 291          */
 292         struct rb_root io_hist_tree;
 293         struct flist_head io_hist_list;
 294         unsigned long io_hist_len;
 295
 296         /*
 297          * For IO replaying
 298          */
 299         struct flist_head io_log_list;
 300
 301         /*
 302          * For tracking/handling discards
 303          */
 304         struct flist_head trim_list;
 305         unsigned long trim_entries;
 306
 307         struct flist_head next_rand_list;
 308
 309         /*
 310          * for fileservice, how often to switch to a new file
 311          */
 312         unsigned int file_service_nr;
 313         unsigned int file_service_left;
 314         struct fio_file *file_service_file;
 315
 316         unsigned int sync_file_range_nr;
 317
 318         /*
 319          * For generating file sizes
 320          */
 321         union {
 322                 os_random_state_t file_size_state;
 323                 struct frand_state __file_size_state;
 324         };
 325
 326         /*
 327          * Error counts
 328          */
 329         unsigned int total_err_count;
 330         int first_error;
 331
 332         struct fio_flow *flow;
 333
 334         /*
 335          * Can be overloaded by profiles
 336          */
 337         struct prof_io_ops prof_io_ops;
 338         void *prof_data;
 339
 340         void *pinned_mem;
 341 };
 342
 343 /*
 344  * when should interactive ETA output be generated
 345  */
 346 enum {
 347         FIO_ETA_AUTO,
 348         FIO_ETA_ALWAYS,
 349         FIO_ETA_NEVER,
 350 };
 351
 352 #define __td_verror(td, err, msg, func)                                 \
 353         do {                                                            \
 354                 int ____e = (err);                                              \
 355                 if ((td)->error)                                        \
 356                         break;                                          \
 357                 (td)->error = ____e;                                    \
 358                 if (!(td)->first_error)                                 \
 359                         snprintf(td->verror, sizeof(td->verror), "file:%s:%d, func=%s, error=%s", __FILE__, __LINE__, (func), (msg));           \
 360         } while (0)
 361
 362
 363 #define td_clear_error(td)              \
 364         (td)->error = 0;
 365 #define td_verror(td, err, func)        \
 366         __td_verror((td), (err), strerror((err)), (func))
 367 #define td_vmsg(td, err, msg, func)     \
 368         __td_verror((td), (err), (msg), (func))
 369
 370 #define __fio_stringify_1(x)    #x
 371 #define __fio_stringify(x)      __fio_stringify_1(x)
 372
 373 extern int exitall_on_terminate;
 374 extern unsigned int thread_number;
 375 extern unsigned int stat_number;
 376 extern int shm_id;
 377 extern int groupid;
 378 extern int output_format;
 379 extern int append_terse_output;
 380 extern int temp_stall_ts;
 381 extern uintptr_t page_mask, page_size;
 382 extern int read_only;
 383 extern int eta_print;
 384 extern int eta_new_line;
 385 extern unsigned long done_secs;
 386 extern char *job_section;
 387 extern int fio_gtod_offload;
 388 extern int fio_gtod_cpu;
 389 extern enum fio_cs fio_clock_source;
 390 extern int fio_clock_source_set;
 391 extern int warnings_fatal;
 392 extern int terse_version;
 393 extern int is_backend;
 394 extern int nr_clients;
 395 extern int log_syslog;
 396 extern int status_interval;
 397 extern const char fio_version_string[];
 398
 399 extern struct thread_data *threads;
 400
 401 static inline void fio_ro_check(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 402 {
 403         assert(!(io_u->ddir == DDIR_WRITE && !td_write(td)));
 404 }
 405
 406 #define REAL_MAX_JOBS           2048
 407
 408 static inline int should_fsync(struct thread_data *td)
 409 {
 410         if (td->last_was_sync)
 411                 return 0;
 412         if (td_write(td) || td_rw(td) || td->o.override_sync)
 413                 return 1;
 414
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 /*
 419  * Init/option functions
 420  */
 421 extern int __must_check fio_init_options(void);
 422 extern int __must_check parse_options(int, char **);
 423 extern int parse_jobs_ini(char *, int, int, int);
 424 extern int parse_cmd_line(int, char **, int);
 425 extern int fio_backend(void);
 426 extern void reset_fio_state(void);
 427 extern void clear_io_state(struct thread_data *);
 428 extern int fio_options_parse(struct thread_data *, char **, int, int);
 429 extern void fio_keywords_init(void);
 430 extern int fio_cmd_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 431 extern int fio_cmd_ioengine_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 432 extern void fio_fill_default_options(struct thread_data *);
 433 extern int fio_show_option_help(const char *);
 434 extern void fio_options_set_ioengine_opts(struct option *long_options, struct thread_data *td);
 435 extern void fio_options_dup_and_init(struct option *);
 436 extern void fio_options_mem_dupe(struct thread_data *);
 437 extern void options_mem_dupe(void *data, struct fio_option *options);
 438 extern void td_fill_rand_seeds(struct thread_data *);
 439 extern void add_job_opts(const char **, int);
 440 extern char *num2str(unsigned long, int, int, int, int);
 441 extern int ioengine_load(struct thread_data *);
 442 extern int parse_dryrun(void);
 443 extern int fio_running_or_pending_io_threads(void);
 444
 445 extern uintptr_t page_mask;
 446 extern uintptr_t page_size;
 447 extern int initialize_fio(char *envp[]);
 448
 449 #define FIO_GETOPT_JOB          0x89000000
 450 #define FIO_GETOPT_IOENGINE     0x98000000
 451 #define FIO_NR_OPTIONS          (FIO_MAX_OPTS + 128)
 452
 453 /*
 454  * ETA/status stuff
 455  */
 456 extern void print_thread_status(void);
 457 extern void print_status_init(int);
 458 extern char *fio_uint_to_kmg(unsigned int val);
 459
 460 /*
 461  * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
 462  * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
 463  * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
 464  * reap it.
 465  */
 466 enum {
 467         TD_NOT_CREATED = 0,
 468         TD_CREATED,
 469         TD_INITIALIZED,
 470         TD_RAMP,
 471         TD_SETTING_UP,
 472         TD_RUNNING,
 473         TD_PRE_READING,
 474         TD_VERIFYING,
 475         TD_FSYNCING,
 476         TD_FINISHING,
 477         TD_EXITED,
 478         TD_REAPED,
 479 };
 480
 481 extern void td_set_runstate(struct thread_data *, int);
 482 extern int td_bump_runstate(struct thread_data *, int);
 483 extern void td_restore_runstate(struct thread_data *, int);
 484
 485 #define TERMINATE_ALL           (-1)
 486 extern void fio_terminate_threads(int);
 487
 488 /*
 489  * Memory helpers
 490  */
 491 extern int __must_check fio_pin_memory(struct thread_data *);
 492 extern void fio_unpin_memory(struct thread_data *);
 493 extern int __must_check allocate_io_mem(struct thread_data *);
 494 extern void free_io_mem(struct thread_data *);
 495 extern void free_threads_shm(void);
 496
 497 /*
 498  * Reset stats after ramp time completes
 499  */
 500 extern void reset_all_stats(struct thread_data *);
 501
 502 /*
 503  * blktrace support
 504  */
 505 #ifdef FIO_HAVE_BLKTRACE
 506 extern int is_blktrace(const char *, int *);
 507 extern int load_blktrace(struct thread_data *, const char *, int);
 508 #endif
 509
 510 /*
 511  * Latency target helpers
 512  */
 513 extern void lat_target_check(struct thread_data *);
 514 extern void lat_target_init(struct thread_data *);
 515 extern void lat_target_reset(struct thread_data *);
 516
 517 #define for_each_td(td, i)      \
 518         for ((i) = 0, (td) = &threads[0]; (i) < (int) thread_number; (i)++, (td)++)
 519 #define for_each_file(td, f, i) \
 520         if ((td)->files_index)                                          \
 521                 for ((i) = 0, (f) = (td)->files[0];                     \
 522                  (i) < (td)->o.nr_files && ((f) = (td)->files[i]) != NULL; \
 523                  (i)++)
 524
 525 #define fio_assert(td, cond)    do {    \
 526         if (!(cond)) {                  \
 527                 int *__foo = NULL;      \
 528                 fprintf(stderr, "file:%s:%d, assert %s failed\n", __FILE__, __LINE__, #cond);   \
 529                 td_set_runstate((td), TD_EXITED);       \
 530                 (td)->error = EFAULT;           \
 531                 *__foo = 0;                     \
 532         }       \
 533 } while (0)
 534
 535 static inline int fio_fill_issue_time(struct thread_data *td)
 536 {
 537         if (td->o.read_iolog_file ||
 538             !td->o.disable_clat || !td->o.disable_slat || !td->o.disable_bw)
 539                 return 1;
 540
 541         return 0;
 542 }
 543
 544 static inline int __should_check_rate(struct thread_data *td,
 545                                       enum fio_ddir ddir)
 546 {
 547         struct thread_options *o = &td->o;
 548
 549         /*
 550          * If some rate setting was given, we need to check it
 551          */
 552         if (o->rate[ddir] || o->ratemin[ddir] || o->rate_iops[ddir] ||
 553             o->rate_iops_min[ddir])
 554                 return 1;
 555
 556         return 0;
 557 }
 558
 559 static inline int should_check_rate(struct thread_data *td,
 560                                     uint64_t *bytes_done)
 561 {
 562         int ret = 0;
 563
 564         if (bytes_done[DDIR_READ])
 565                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_READ);
 566         if (bytes_done[DDIR_WRITE])
 567                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_WRITE);
 568         if (bytes_done[DDIR_TRIM])
 569                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_TRIM);
 570
 571         return ret;
 572 }
 573
 574 static inline unsigned int td_max_bs(struct thread_data *td)
 575 {
 576         unsigned int max_bs;
 577
 578         max_bs = max(td->o.max_bs[DDIR_READ], td->o.max_bs[DDIR_WRITE]);
 579         return max(td->o.max_bs[DDIR_TRIM], max_bs);
 580 }
 581
 582 static inline unsigned int td_min_bs(struct thread_data *td)
 583 {
 584         unsigned int min_bs;
 585
 586         min_bs = min(td->o.min_bs[DDIR_READ], td->o.min_bs[DDIR_WRITE]);
 587         return min(td->o.min_bs[DDIR_TRIM], min_bs);
 588 }
 589
 590 static inline int is_power_of_2(unsigned int val)
 591 {
 592         return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
 593 }
 594
 595 /*
 596  * We currently only need to do locking if we have verifier threads
 597  * accessing our internal structures too
 598  */
 599 static inline void td_io_u_lock(struct thread_data *td)
 600 {
 601         if (td->o.verify_async)
 602                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
 603 }
 604
 605 static inline void td_io_u_unlock(struct thread_data *td)
 606 {
 607         if (td->o.verify_async)
 608                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
 609 }
 610
 611 static inline void td_io_u_free_notify(struct thread_data *td)
 612 {
 613         if (td->o.verify_async)
 614                 pthread_cond_signal(&td->free_cond);
 615 }
 616
 617 extern const char *fio_get_arch_string(int);
 618 extern const char *fio_get_os_string(int);
 619
 620 #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof((x)) / (sizeof((x)[0])))
 621
 622 enum {
 623         FIO_OUTPUT_TERSE        = 0,
 624         FIO_OUTPUT_JSON,
 625         FIO_OUTPUT_NORMAL,
 626 };
 627
 628 enum {
 629         FIO_RAND_DIST_RANDOM    = 0,
 630         FIO_RAND_DIST_ZIPF,
 631         FIO_RAND_DIST_PARETO,
 632 };
 633
 634 enum {
 635         FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE = 0,
 636         FIO_RAND_GEN_LFSR,
 637 };
 638
 639 enum {
 640         FIO_CPUS_SHARED         = 0,
 641         FIO_CPUS_SPLIT,
 642 };
 643
 644 #endif