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