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         unsigned long long offset;
  43         unsigned int len;
  44         int ddir;
  45 };
  46
  47 /*
  48  * The io unit
  49  */
  50 struct io_u {
  51         union {
  52 #ifdef FIO_HAVE_LIBAIO
  53                 struct iocb iocb;
  54 #endif
  55 #ifdef FIO_HAVE_POSIXAIO
  56                 struct aiocb aiocb;
  57 #endif
  58 #ifdef FIO_HAVE_SGIO
  59                 struct sg_io_hdr hdr;
  60 #endif
  61         };
  62         struct timeval start_time;
  63         struct timeval issue_time;
  64
  65         char *buf;
  66         unsigned int buflen;
  67         unsigned long long offset;
  68         unsigned int index;
  69
  70         unsigned int resid;
  71         unsigned int error;
  72
  73         unsigned char seen;
  74         unsigned char ddir;
  75
  76         struct list_head list;
  77 };
  78
  79 #define FIO_HDR_MAGIC   0xf00baaef
  80
  81 enum {
  82         VERIFY_NONE = 0,
  83         VERIFY_MD5,
  84         VERIFY_CRC32,
  85 };
  86
  87 struct verify_header {
  88         unsigned int fio_magic;
  89         unsigned int len;
  90         unsigned int verify_type;
  91         union {
  92                 char md5_digest[MD5_HASH_WORDS * 4];
  93                 unsigned long crc32;
  94         };
  95 };
  96
  97 struct group_run_stats {
  98         unsigned long long max_run[2], min_run[2];
  99         unsigned long long max_bw[2], min_bw[2];
 100         unsigned long long io_kb[2];
 101         unsigned long long agg[2];
 102 };
 103
 104 enum fio_ddir {
 105         DDIR_READ = 0,
 106         DDIR_WRITE,
 107 };
 108
 109 /*
 110  * What type of allocation to use for io buffers
 111  */
 112 enum fio_memtype {
 113         MEM_MALLOC = 0, /* ordinary malloc */
 114         MEM_SHM,        /* use shared memory segments */
 115         MEM_MMAP,       /* use anonynomous mmap */
 116 };
 117
 118 /*
 119  * The type of object we are working on
 120  */
 121 enum fio_filetype {
 122         FIO_TYPE_FILE = 1,
 123         FIO_TYPE_BD,
 124         FIO_TYPE_CHAR,
 125 };
 126
 127 enum fio_iotype {
 128         FIO_SYNCIO      = 1 << 0,
 129         FIO_MMAPIO      = 1 << 1 | FIO_SYNCIO,
 130         FIO_LIBAIO      = 1 << 2,
 131         FIO_POSIXAIO    = 1 << 3,
 132         FIO_SGIO        = 1 << 4,
 133         FIO_SPLICEIO    = 1 << 5 | FIO_SYNCIO,
 134 };
 135
 136 /*
 137  * This describes a single thread/process executing a fio job.
 138  */
 139 struct thread_data {
 140         char name[32];
 141         char *file_name;
 142         char *directory;
 143         char verror[80];
 144         pthread_t thread;
 145         int thread_number;
 146         int groupid;
 147         enum fio_filetype filetype;
 148         int error;
 149         int fd;
 150         void *mmap;
 151         pid_t pid;
 152         char *orig_buffer;
 153         size_t orig_buffer_size;
 154         volatile int terminate;
 155         volatile int runstate;
 156         enum fio_ddir ddir;
 157         unsigned int iomix;
 158         unsigned int ioprio;
 159
 160         unsigned char sequential;
 161         unsigned char odirect;
 162         unsigned char create_file;
 163         unsigned char invalidate_cache;
 164         unsigned char create_serialize;
 165         unsigned char create_fsync;
 166         unsigned char end_fsync;
 167         unsigned char sync_io;
 168         unsigned char verify;
 169         unsigned char use_thread;
 170         unsigned char do_disk_util;
 171         unsigned char override_sync;
 172
 173         unsigned int bs;
 174         unsigned int min_bs;
 175         unsigned int max_bs;
 176         unsigned int thinktime;
 177         unsigned int fsync_blocks;
 178         unsigned int start_delay;
 179         unsigned int timeout;
 180         enum fio_iotype io_engine;
 181         unsigned int overwrite;
 182         unsigned int bw_avg_time;
 183         unsigned int loops;
 184         unsigned long long file_size;
 185         unsigned long long real_file_size;
 186         unsigned long long file_offset;
 187         unsigned long long zone_size;
 188         unsigned long long zone_skip;
 189         enum fio_memtype mem_type;
 190         unsigned int stonewall;
 191         unsigned int numjobs;
 192         unsigned int iodepth;
 193         os_cpu_mask_t cpumask;
 194         unsigned int iolog;
 195         unsigned int read_iolog;
 196         unsigned int write_iolog;
 197         unsigned int rwmixcycle;
 198         unsigned int rwmixread;
 199         unsigned int nice;
 200
 201         char *iolog_file;
 202         void *iolog_buf;
 203         FILE *iolog_f;
 204
 205         char *sysfs_root;
 206         char *ioscheduler;
 207
 208         os_random_state_t bsrange_state;
 209         os_random_state_t verify_state;
 210
 211         int shm_id;
 212
 213         /*
 214          * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
 215          * to any of the available IO engines.
 216          */
 217         void *io_data;
 218         char io_engine_name[16];
 219         int (*io_prep)(struct thread_data *, struct io_u *);
 220         int (*io_queue)(struct thread_data *, struct io_u *);
 221         int (*io_getevents)(struct thread_data *, int, int, struct timespec *);
 222         struct io_u *(*io_event)(struct thread_data *, int);
 223         int (*io_cancel)(struct thread_data *, struct io_u *);
 224         void (*io_cleanup)(struct thread_data *);
 225         int (*io_sync)(struct thread_data *);
 226
 227         /*
 228          * Current IO depth and list of free and busy io_u's.
 229          */
 230         unsigned int cur_depth;
 231         struct list_head io_u_freelist;
 232         struct list_head io_u_busylist;
 233
 234         /*
 235          * Rate state
 236          */
 237         unsigned int rate;
 238         unsigned int ratemin;
 239         unsigned int ratecycle;
 240         unsigned long rate_usec_cycle;
 241         long rate_pending_usleep;
 242         unsigned long rate_bytes;
 243         struct timeval lastrate;
 244
 245         unsigned long runtime[2];               /* msec */
 246         unsigned long long io_size;
 247         unsigned long long total_io_size;
 248
 249         unsigned long long io_blocks[2];
 250         unsigned long long io_bytes[2];
 251         unsigned long long zone_bytes;
 252         unsigned long long this_io_bytes[2];
 253         unsigned long long last_pos;
 254         volatile int mutex;
 255
 256         /*
 257          * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
 258          */
 259         os_random_state_t random_state;
 260         unsigned long *file_map;
 261         unsigned int num_maps;
 262
 263         /*
 264          * bandwidth and latency stats
 265          */
 266         struct io_stat clat_stat[2];            /* completion latency */
 267         struct io_stat slat_stat[2];            /* submission latency */
 268         struct io_stat bw_stat[2];              /* bandwidth stats */
 269
 270         unsigned long long stat_io_bytes[2];
 271         struct timeval stat_sample_time[2];
 272
 273         struct io_log *slat_log;
 274         struct io_log *clat_log;
 275         struct io_log *bw_log;
 276
 277         struct timeval start;   /* start of this loop */
 278         struct timeval epoch;   /* time job was started */
 279
 280         /*
 281          * fio system usage accounting
 282          */
 283         struct rusage ru_start;
 284         struct rusage ru_end;
 285         unsigned long usr_time;
 286         unsigned long sys_time;
 287         unsigned long ctx;
 288
 289         /*
 290          * read/write mixed workload state
 291          */
 292         os_random_state_t rwmix_state;
 293         struct timeval rwmix_switch;
 294         enum fio_ddir rwmix_ddir;
 295
 296         /*
 297          * Pre-run and post-run shell
 298          */
 299         char *exec_prerun;
 300         char *exec_postrun;
 301
 302         /*
 303          * IO historic logs
 304          */
 305         struct list_head io_hist_list;
 306         struct list_head io_log_list;
 307 };
 308
 309 #define td_verror(td, err)                                              \
 310         do {                                                            \
 311                 int e = (err);                                          \
 312                 (td)->error = e;                                        \
 313                 snprintf(td->verror, sizeof(td->verror) - 1, "file:%s:%d, error=%s", __FILE__, __LINE__, strerror(e));  \
 314         } while (0)
 315
 316 extern struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *);
 317 extern void put_io_u(struct thread_data *, struct io_u *);
 318
 319 extern int rate_quit;
 320 extern int write_lat_log;
 321 extern int write_bw_log;
 322 extern int exitall_on_terminate;
 323 extern int thread_number;
 324 extern int shm_id;
 325 extern int groupid;
 326 extern FILE *f_out;
 327 extern FILE *f_err;
 328
 329 extern struct thread_data *threads;
 330
 331 #define td_read(td)             ((td)->ddir == DDIR_READ)
 332 #define td_write(td)            ((td)->ddir == DDIR_WRITE)
 333 #define td_rw(td)               ((td)->iomix != 0)
 334
 335 #define BLOCKS_PER_MAP          (8 * sizeof(long))
 336 #define TO_MAP_BLOCK(td, b)     ((b) - ((td)->file_offset / (td)->min_bs))
 337 #define RAND_MAP_IDX(td, b)     (TO_MAP_BLOCK(td, b) / BLOCKS_PER_MAP)
 338 #define RAND_MAP_BIT(td, b)     (TO_MAP_BLOCK(td, b) & (BLOCKS_PER_MAP - 1))
 339
 340 #define MAX_JOBS        (1024)
 341
 342 struct disk_util_stat {
 343         unsigned ios[2];
 344         unsigned merges[2];
 345         unsigned long long sectors[2];
 346         unsigned ticks[2];
 347         unsigned io_ticks;
 348         unsigned time_in_queue;
 349 };
 350
 351 struct disk_util {
 352         struct list_head list;
 353
 354         char *name;
 355         char path[256];
 356         dev_t dev;
 357
 358         struct disk_util_stat dus;
 359         struct disk_util_stat last_dus;
 360
 361         unsigned long msec;
 362         struct timeval time;
 363 };
 364
 365 struct io_completion_data {
 366         int nr;                         /* input */
 367
 368         int error;                      /* output */
 369         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
 370 };
 371
 372 #define DISK_UTIL_MSEC  (250)
 373
 374 #ifndef min
 375 #define min(a, b)       ((a) < (b) ? (a) : (b))
 376 #endif
 377
 378 /*
 379  * Log exports
 380  */
 381 extern int read_iolog_get(struct thread_data *, struct io_u *);
 382 extern void write_iolog_put(struct thread_data *, struct io_u *);
 383 extern int init_iolog(struct thread_data *td);
 384 extern void log_io_piece(struct thread_data *, struct io_u *);
 385 extern void prune_io_piece_log(struct thread_data *);
 386 extern void write_iolog_close(struct thread_data *);
 387
 388 /*
 389  * Logging
 390  */
 391 extern void add_clat_sample(struct thread_data *, int, unsigned long);
 392 extern void add_slat_sample(struct thread_data *, int, unsigned long);
 393 extern void add_bw_sample(struct thread_data *, int);
 394 extern void show_run_stats(void);
 395 extern void init_disk_util(struct thread_data *);
 396 extern void update_rusage_stat(struct thread_data *);
 397 extern void update_io_ticks(void);
 398 extern void disk_util_timer_arm(void);
 399 extern void setup_log(struct io_log **);
 400 extern void finish_log(struct thread_data *, struct io_log *, const char *);
 401 extern int setup_rate(struct thread_data *);
 402
 403 /*
 404  * Time functions
 405  */
 406 extern unsigned long utime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 407 extern unsigned long mtime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 408 extern unsigned long mtime_since_now(struct timeval *);
 409 extern unsigned long time_since_now(struct timeval *);
 410 extern void usec_sleep(struct thread_data *, unsigned long);
 411 extern void rate_throttle(struct thread_data *, unsigned long, unsigned int);
 412
 413 /*
 414  * Init functions
 415  */
 416 extern int parse_options(int, char **);
 417 extern int init_random_state(struct thread_data *);
 418
 419 /*
 420  * This is a pretty crappy semaphore implementation, but with the use that fio
 421  * has (just signalling start/go conditions), it doesn't have to be better.
 422  * Naturally this would not work for any type of contended semaphore or
 423  * for real locking.
 424  */
 425 static inline void fio_sem_init(volatile int volatile *sem, int val)
 426 {
 427         *sem = val;
 428 }
 429
 430 static inline void fio_sem_down(volatile int volatile *sem)
 431 {
 432         while (*sem == 0)
 433                 usleep(10000);
 434
 435         (*sem)--;
 436 }
 437
 438 static inline void fio_sem_up(volatile int volatile *sem)
 439 {
 440         (*sem)++;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * If logging output to a file, stderr should go to both stderr and f_err
 445  */
 446 #define log_err(args...)        do {            \
 447         fprintf(f_err, ##args);                 \
 448         if (f_err != stderr)                    \
 449                 fprintf(stderr, ##args);        \
 450         } while (0)
 451
 452 #endif