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 "fio_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         TD_F_COMPRESS_LOG       = 512,
  77 };
  78
  79 enum {
  80         FIO_RAND_BS_OFF         = 0,
  81         FIO_RAND_VER_OFF,
  82         FIO_RAND_MIX_OFF,
  83         FIO_RAND_FILE_OFF,
  84         FIO_RAND_BLOCK_OFF,
  85         FIO_RAND_FILE_SIZE_OFF,
  86         FIO_RAND_TRIM_OFF,
  87         FIO_RAND_BUF_OFF,
  88         FIO_RAND_SEQ_RAND_READ_OFF,
  89         FIO_RAND_SEQ_RAND_WRITE_OFF,
  90         FIO_RAND_SEQ_RAND_TRIM_OFF,
  91         FIO_RAND_START_DELAY,
  92         FIO_DEDUPE_OFF,
  93         FIO_RAND_NR_OFFS,
  94 };
  95
  96 /*
  97  * This describes a single thread/process executing a fio job.
  98  */
  99 struct thread_data {
 100         struct thread_options o;
 101         unsigned long flags;
 102         void *eo;
 103         char verror[FIO_VERROR_SIZE];
 104         pthread_t thread;
 105         unsigned int thread_number;
 106         unsigned int subjob_number;
 107         unsigned int groupid;
 108         struct thread_stat ts;
 109
 110         int client_type;
 111
 112         struct io_log *slat_log;
 113         struct io_log *clat_log;
 114         struct io_log *lat_log;
 115         struct io_log *bw_log;
 116         struct io_log *iops_log;
 117
 118         struct tp_data *tp_data;
 119
 120         uint64_t stat_io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 121         struct timeval bw_sample_time;
 122
 123         uint64_t stat_io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 124         struct timeval iops_sample_time;
 125
 126         volatile int update_rusage;
 127         struct fio_mutex *rusage_sem;
 128         struct rusage ru_start;
 129         struct rusage ru_end;
 130
 131         struct fio_file **files;
 132         unsigned char *file_locks;
 133         unsigned int files_size;
 134         unsigned int files_index;
 135         unsigned int nr_open_files;
 136         unsigned int nr_done_files;
 137         unsigned int nr_normal_files;
 138         union {
 139                 unsigned int next_file;
 140                 os_random_state_t next_file_state;
 141                 struct frand_state __next_file_state;
 142         };
 143         int error;
 144         int sig;
 145         int done;
 146         pid_t pid;
 147         char *orig_buffer;
 148         size_t orig_buffer_size;
 149         volatile int terminate;
 150         volatile int runstate;
 151         unsigned int last_was_sync;
 152         enum fio_ddir last_ddir;
 153
 154         int mmapfd;
 155
 156         void *iolog_buf;
 157         FILE *iolog_f;
 158
 159         char *sysfs_root;
 160
 161         unsigned long rand_seeds[FIO_RAND_NR_OFFS];
 162
 163         union {
 164                 os_random_state_t bsrange_state;
 165                 struct frand_state __bsrange_state;
 166         };
 167         union {
 168                 os_random_state_t verify_state;
 169                 struct frand_state __verify_state;
 170         };
 171         union {
 172                 os_random_state_t trim_state;
 173                 struct frand_state __trim_state;
 174         };
 175         union {
 176                 os_random_state_t delay_state;
 177                 struct frand_state __delay_state;
 178         };
 179
 180         struct frand_state buf_state;
 181         struct frand_state buf_state_prev;
 182         struct frand_state dedupe_state;
 183
 184         unsigned int verify_batch;
 185         unsigned int trim_batch;
 186
 187         int shm_id;
 188
 189         /*
 190          * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
 191          * to any of the available IO engines.
 192          */
 193         struct ioengine_ops *io_ops;
 194
 195         /*
 196          * Queue depth of io_u's that fio MIGHT do
 197          */
 198         unsigned int cur_depth;
 199
 200         /*
 201          * io_u's about to be committed
 202          */
 203         unsigned int io_u_queued;
 204
 205         /*
 206          * io_u's submitted but not completed yet
 207          */
 208         unsigned int io_u_in_flight;
 209
 210         /*
 211          * List of free and busy io_u's
 212          */
 213         struct io_u_ring io_u_requeues;
 214         struct io_u_queue io_u_freelist;
 215         struct io_u_queue io_u_all;
 216         pthread_mutex_t io_u_lock;
 217         pthread_cond_t free_cond;
 218
 219         /*
 220          * async verify offload
 221          */
 222         struct flist_head verify_list;
 223         pthread_t *verify_threads;
 224         unsigned int nr_verify_threads;
 225         pthread_cond_t verify_cond;
 226         int verify_thread_exit;
 227
 228         /*
 229          * Rate state
 230          */
 231         uint64_t rate_bps[DDIR_RWDIR_CNT];
 232         long rate_pending_usleep[DDIR_RWDIR_CNT];
 233         unsigned long rate_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 234         unsigned long rate_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 235         struct timeval lastrate[DDIR_RWDIR_CNT];
 236
 237         uint64_t total_io_size;
 238         uint64_t fill_device_size;
 239
 240         unsigned long io_issues[DDIR_RWDIR_CNT];
 241         uint64_t io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 242         uint64_t this_io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 243         uint64_t io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 244         uint64_t io_skip_bytes;
 245         uint64_t this_io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 246         uint64_t zone_bytes;
 247         struct fio_mutex *mutex;
 248
 249         /*
 250          * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
 251          */
 252         union {
 253                 os_random_state_t random_state;
 254                 struct frand_state __random_state;
 255         };
 256
 257         struct timeval start;   /* start of this loop */
 258         struct timeval epoch;   /* time job was started */
 259         struct timeval last_issue;
 260         struct timeval tv_cache;
 261         struct timeval terminate_time;
 262         unsigned int tv_cache_nr;
 263         unsigned int tv_cache_mask;
 264         unsigned int ramp_time_over;
 265
 266         /*
 267          * Time since last latency_window was started
 268          */
 269         struct timeval latency_ts;
 270         unsigned int latency_qd;
 271         unsigned int latency_qd_high;
 272         unsigned int latency_qd_low;
 273         unsigned int latency_failed;
 274         uint64_t latency_ios;
 275         int latency_end_run;
 276
 277         /*
 278          * read/write mixed workload state
 279          */
 280         union {
 281                 os_random_state_t rwmix_state;
 282                 struct frand_state __rwmix_state;
 283         };
 284         unsigned long rwmix_issues;
 285         enum fio_ddir rwmix_ddir;
 286         unsigned int ddir_seq_nr;
 287
 288         /*
 289          * rand/seq mixed workload state
 290          */
 291         union {
 292                 os_random_state_t seq_rand_state[DDIR_RWDIR_CNT];
 293                 struct frand_state __seq_rand_state[DDIR_RWDIR_CNT];
 294         };
 295
 296         /*
 297          * IO history logs for verification. We use a tree for sorting,
 298          * if we are overwriting. Otherwise just use a fifo.
 299          */
 300         struct rb_root io_hist_tree;
 301         struct flist_head io_hist_list;
 302         unsigned long io_hist_len;
 303
 304         /*
 305          * For IO replaying
 306          */
 307         struct flist_head io_log_list;
 308
 309         /*
 310          * For tracking/handling discards
 311          */
 312         struct flist_head trim_list;
 313         unsigned long trim_entries;
 314
 315         struct flist_head next_rand_list;
 316
 317         /*
 318          * for fileservice, how often to switch to a new file
 319          */
 320         unsigned int file_service_nr;
 321         unsigned int file_service_left;
 322         struct fio_file *file_service_file;
 323
 324         unsigned int sync_file_range_nr;
 325
 326         /*
 327          * For generating file sizes
 328          */
 329         union {
 330                 os_random_state_t file_size_state;
 331                 struct frand_state __file_size_state;
 332         };
 333
 334         /*
 335          * Error counts
 336          */
 337         unsigned int total_err_count;
 338         int first_error;
 339
 340         struct fio_flow *flow;
 341
 342         /*
 343          * Can be overloaded by profiles
 344          */
 345         struct prof_io_ops prof_io_ops;
 346         void *prof_data;
 347
 348         void *pinned_mem;
 349 };
 350
 351 /*
 352  * when should interactive ETA output be generated
 353  */
 354 enum {
 355         FIO_ETA_AUTO,
 356         FIO_ETA_ALWAYS,
 357         FIO_ETA_NEVER,
 358 };
 359
 360 #define __td_verror(td, err, msg, func)                                 \
 361         do {                                                            \
 362                 unsigned int ____e = (err);                             \
 363                 if ((td)->error)                                        \
 364                         break;                                          \
 365                 (td)->error = ____e;                                    \
 366                 if (!(td)->first_error)                                 \
 367                         snprintf(td->verror, sizeof(td->verror), "file:%s:%d, func=%s, error=%s", __FILE__, __LINE__, (func), (msg));           \
 368         } while (0)
 369
 370
 371 #define td_clear_error(td)              \
 372         (td)->error = 0;
 373 #define td_verror(td, err, func)        \
 374         __td_verror((td), (err), strerror((err)), (func))
 375 #define td_vmsg(td, err, msg, func)     \
 376         __td_verror((td), (err), (msg), (func))
 377
 378 #define __fio_stringify_1(x)    #x
 379 #define __fio_stringify(x)      __fio_stringify_1(x)
 380
 381 extern int exitall_on_terminate;
 382 extern unsigned int thread_number;
 383 extern unsigned int stat_number;
 384 extern int shm_id;
 385 extern int groupid;
 386 extern int output_format;
 387 extern int append_terse_output;
 388 extern int temp_stall_ts;
 389 extern uintptr_t page_mask, page_size;
 390 extern int read_only;
 391 extern int eta_print;
 392 extern int eta_new_line;
 393 extern unsigned long done_secs;
 394 extern char *job_section;
 395 extern int fio_gtod_offload;
 396 extern int fio_gtod_cpu;
 397 extern enum fio_cs fio_clock_source;
 398 extern int fio_clock_source_set;
 399 extern int warnings_fatal;
 400 extern int terse_version;
 401 extern int is_backend;
 402 extern int nr_clients;
 403 extern int log_syslog;
 404 extern int status_interval;
 405 extern const char fio_version_string[];
 406 extern int helper_do_stat;
 407 extern pthread_cond_t helper_cond;
 408
 409 extern struct thread_data *threads;
 410
 411 static inline void fio_ro_check(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 412 {
 413         assert(!(io_u->ddir == DDIR_WRITE && !td_write(td)));
 414 }
 415
 416 #define REAL_MAX_JOBS           2048
 417
 418 static inline int should_fsync(struct thread_data *td)
 419 {
 420         if (td->last_was_sync)
 421                 return 0;
 422         if (td_write(td) || td_rw(td) || td->o.override_sync)
 423                 return 1;
 424
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 /*
 429  * Init/option functions
 430  */
 431 extern int __must_check fio_init_options(void);
 432 extern int __must_check parse_options(int, char **);
 433 extern int parse_jobs_ini(char *, int, int, int);
 434 extern int parse_cmd_line(int, char **, int);
 435 extern int fio_backend(void);
 436 extern void reset_fio_state(void);
 437 extern void clear_io_state(struct thread_data *);
 438 extern int fio_options_parse(struct thread_data *, char **, int, int);
 439 extern void fio_keywords_init(void);
 440 extern int fio_cmd_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 441 extern int fio_cmd_ioengine_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 442 extern void fio_fill_default_options(struct thread_data *);
 443 extern int fio_show_option_help(const char *);
 444 extern void fio_options_set_ioengine_opts(struct option *long_options, struct thread_data *td);
 445 extern void fio_options_dup_and_init(struct option *);
 446 extern void fio_options_mem_dupe(struct thread_data *);
 447 extern void options_mem_dupe(void *data, struct fio_option *options);
 448 extern void td_fill_rand_seeds(struct thread_data *);
 449 extern void add_job_opts(const char **, int);
 450 extern char *num2str(unsigned long, int, int, int, int);
 451 extern int ioengine_load(struct thread_data *);
 452 extern int parse_dryrun(void);
 453 extern int fio_running_or_pending_io_threads(void);
 454 extern int fio_set_fd_nonblocking(int, const char *);
 455
 456 extern uintptr_t page_mask;
 457 extern uintptr_t page_size;
 458 extern int initialize_fio(char *envp[]);
 459
 460 #define FIO_GETOPT_JOB          0x89000000
 461 #define FIO_GETOPT_IOENGINE     0x98000000
 462 #define FIO_NR_OPTIONS          (FIO_MAX_OPTS + 128)
 463
 464 /*
 465  * ETA/status stuff
 466  */
 467 extern void print_thread_status(void);
 468 extern void print_status_init(int);
 469 extern char *fio_uint_to_kmg(unsigned int val);
 470
 471 /*
 472  * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
 473  * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
 474  * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
 475  * reap it.
 476  */
 477 enum {
 478         TD_NOT_CREATED = 0,
 479         TD_CREATED,
 480         TD_INITIALIZED,
 481         TD_RAMP,
 482         TD_SETTING_UP,
 483         TD_RUNNING,
 484         TD_PRE_READING,
 485         TD_VERIFYING,
 486         TD_FSYNCING,
 487         TD_FINISHING,
 488         TD_EXITED,
 489         TD_REAPED,
 490 };
 491
 492 extern void td_set_runstate(struct thread_data *, int);
 493 extern int td_bump_runstate(struct thread_data *, int);
 494 extern void td_restore_runstate(struct thread_data *, int);
 495
 496 /*
 497  * Allow 60 seconds for a job to quit on its own, otherwise reap with
 498  * a vengeance.
 499  */
 500 #define FIO_REAP_TIMEOUT        60
 501
 502 #define TERMINATE_ALL           (-1)
 503 extern void fio_terminate_threads(int);
 504 extern void fio_mark_td_terminate(struct thread_data *);
 505
 506 /*
 507  * Memory helpers
 508  */
 509 extern int __must_check fio_pin_memory(struct thread_data *);
 510 extern void fio_unpin_memory(struct thread_data *);
 511 extern int __must_check allocate_io_mem(struct thread_data *);
 512 extern void free_io_mem(struct thread_data *);
 513 extern void free_threads_shm(void);
 514
 515 /*
 516  * Reset stats after ramp time completes
 517  */
 518 extern void reset_all_stats(struct thread_data *);
 519
 520 /*
 521  * blktrace support
 522  */
 523 #ifdef FIO_HAVE_BLKTRACE
 524 extern int is_blktrace(const char *, int *);
 525 extern int load_blktrace(struct thread_data *, const char *, int);
 526 #endif
 527
 528 /*
 529  * Latency target helpers
 530  */
 531 extern void lat_target_check(struct thread_data *);
 532 extern void lat_target_init(struct thread_data *);
 533 extern void lat_target_reset(struct thread_data *);
 534
 535 #define for_each_td(td, i)      \
 536         for ((i) = 0, (td) = &threads[0]; (i) < (int) thread_number; (i)++, (td)++)
 537 #define for_each_file(td, f, i) \
 538         if ((td)->files_index)                                          \
 539                 for ((i) = 0, (f) = (td)->files[0];                     \
 540                  (i) < (td)->o.nr_files && ((f) = (td)->files[i]) != NULL; \
 541                  (i)++)
 542
 543 #define fio_assert(td, cond)    do {    \
 544         if (!(cond)) {                  \
 545                 int *__foo = NULL;      \
 546                 fprintf(stderr, "file:%s:%d, assert %s failed\n", __FILE__, __LINE__, #cond);   \
 547                 td_set_runstate((td), TD_EXITED);       \
 548                 (td)->error = EFAULT;           \
 549                 *__foo = 0;                     \
 550         }       \
 551 } while (0)
 552
 553 static inline int fio_fill_issue_time(struct thread_data *td)
 554 {
 555         if (td->o.read_iolog_file ||
 556             !td->o.disable_clat || !td->o.disable_slat || !td->o.disable_bw)
 557                 return 1;
 558
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 static inline int __should_check_rate(struct thread_data *td,
 563                                       enum fio_ddir ddir)
 564 {
 565         struct thread_options *o = &td->o;
 566
 567         /*
 568          * If some rate setting was given, we need to check it
 569          */
 570         if (o->rate[ddir] || o->ratemin[ddir] || o->rate_iops[ddir] ||
 571             o->rate_iops_min[ddir])
 572                 return 1;
 573
 574         return 0;
 575 }
 576
 577 static inline int should_check_rate(struct thread_data *td,
 578                                     uint64_t *bytes_done)
 579 {
 580         int ret = 0;
 581
 582         if (bytes_done[DDIR_READ])
 583                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_READ);
 584         if (bytes_done[DDIR_WRITE])
 585                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_WRITE);
 586         if (bytes_done[DDIR_TRIM])
 587                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_TRIM);
 588
 589         return ret;
 590 }
 591
 592 static inline unsigned int td_max_bs(struct thread_data *td)
 593 {
 594         unsigned int max_bs;
 595
 596         max_bs = max(td->o.max_bs[DDIR_READ], td->o.max_bs[DDIR_WRITE]);
 597         return max(td->o.max_bs[DDIR_TRIM], max_bs);
 598 }
 599
 600 static inline unsigned int td_min_bs(struct thread_data *td)
 601 {
 602         unsigned int min_bs;
 603
 604         min_bs = min(td->o.min_bs[DDIR_READ], td->o.min_bs[DDIR_WRITE]);
 605         return min(td->o.min_bs[DDIR_TRIM], min_bs);
 606 }
 607
 608 static inline int is_power_of_2(unsigned long val)
 609 {
 610         return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
 611 }
 612
 613 /*
 614  * We currently only need to do locking if we have verifier threads
 615  * accessing our internal structures too
 616  */
 617 static inline void td_io_u_lock(struct thread_data *td)
 618 {
 619         if (td->o.verify_async)
 620                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
 621 }
 622
 623 static inline void td_io_u_unlock(struct thread_data *td)
 624 {
 625         if (td->o.verify_async)
 626                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
 627 }
 628
 629 static inline void td_io_u_free_notify(struct thread_data *td)
 630 {
 631         if (td->o.verify_async)
 632                 pthread_cond_signal(&td->free_cond);
 633 }
 634
 635 extern const char *fio_get_arch_string(int);
 636 extern const char *fio_get_os_string(int);
 637
 638 #ifdef FIO_INTERNAL
 639 #define ARRAY_SIZE(x) (sizeof((x)) / (sizeof((x)[0])))
 640 #endif
 641
 642 enum {
 643         FIO_OUTPUT_TERSE        = 0,
 644         FIO_OUTPUT_JSON,
 645         FIO_OUTPUT_NORMAL,
 646 };
 647
 648 enum {
 649         FIO_RAND_DIST_RANDOM    = 0,
 650         FIO_RAND_DIST_ZIPF,
 651         FIO_RAND_DIST_PARETO,
 652 };
 653
 654 enum {
 655         FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE = 0,
 656         FIO_RAND_GEN_LFSR,
 657 };
 658
 659 enum {
 660         FIO_CPUS_SHARED         = 0,
 661         FIO_CPUS_SPLIT,
 662 };
 663
 664 #endif