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 struct thread_data;
  18
  19 #include "compiler/compiler.h"
  20 #include "thread_options.h"
  21 #include "flist.h"
  22 #include "fifo.h"
  23 #include "rbtree.h"
  24 #include "arch/arch.h"
  25 #include "os/os.h"
  26 #include "mutex.h"
  27 #include "log.h"
  28 #include "debug.h"
  29 #include "file.h"
  30 #include "io_ddir.h"
  31 #include "ioengine.h"
  32 #include "iolog.h"
  33 #include "helpers.h"
  34 #include "options.h"
  35 #include "profile.h"
  36 #include "time.h"
  37 #include "gettime.h"
  38 #include "lib/getopt.h"
  39 #include "lib/rand.h"
  40 #include "client.h"
  41 #include "server.h"
  42 #include "stat.h"
  43 #include "flow.h"
  44
  45 #ifdef FIO_HAVE_GUASI
  46 #include <guasi.h>
  47 #endif
  48
  49 #ifdef FIO_HAVE_SOLARISAIO
  50 #include <sys/asynch.h>
  51 #endif
  52
  53 /*
  54  * offset generator types
  55  */
  56 enum {
  57         RW_SEQ_SEQ      = 0,
  58         RW_SEQ_IDENT,
  59 };
  60
  61 /*
  62  * This describes a single thread/process executing a fio job.
  63  */
  64 struct thread_data {
  65         struct thread_options o;
  66         void *eo;
  67         char verror[FIO_VERROR_SIZE];
  68         pthread_t thread;
  69         unsigned int thread_number;
  70         unsigned int groupid;
  71         struct thread_stat ts;
  72
  73         int client_type;
  74
  75         struct io_log *slat_log;
  76         struct io_log *clat_log;
  77         struct io_log *lat_log;
  78         struct io_log *bw_log;
  79         struct io_log *iops_log;
  80
  81         uint64_t stat_io_bytes[2];
  82         struct timeval bw_sample_time;
  83
  84         uint64_t stat_io_blocks[2];
  85         struct timeval iops_sample_time;
  86
  87         struct rusage ru_start;
  88         struct rusage ru_end;
  89
  90         struct fio_file **files;
  91         unsigned int files_size;
  92         unsigned int files_index;
  93         unsigned int nr_open_files;
  94         unsigned int nr_done_files;
  95         unsigned int nr_normal_files;
  96         union {
  97                 unsigned int next_file;
  98                 os_random_state_t next_file_state;
  99                 struct frand_state __next_file_state;
 100         };
 101         int error;
 102         int done;
 103         pid_t pid;
 104         char *orig_buffer;
 105         size_t orig_buffer_size;
 106         volatile int terminate;
 107         volatile int runstate;
 108         unsigned int ioprio;
 109         unsigned int ioprio_set;
 110         unsigned int last_was_sync;
 111         enum fio_ddir last_ddir;
 112
 113         char *mmapfile;
 114         int mmapfd;
 115
 116         void *iolog_buf;
 117         FILE *iolog_f;
 118
 119         char *sysfs_root;
 120
 121         unsigned long rand_seeds[8];
 122
 123         union {
 124                 os_random_state_t bsrange_state;
 125                 struct frand_state __bsrange_state;
 126         };
 127         union {
 128                 os_random_state_t verify_state;
 129                 struct frand_state __verify_state;
 130         };
 131         union {
 132                 os_random_state_t trim_state;
 133                 struct frand_state __trim_state;
 134         };
 135
 136         struct frand_state buf_state;
 137
 138         unsigned int verify_batch;
 139         unsigned int trim_batch;
 140
 141         int shm_id;
 142
 143         /*
 144          * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
 145          * to any of the available IO engines.
 146          */
 147         struct ioengine_ops *io_ops;
 148
 149         /*
 150          * Queue depth of io_u's that fio MIGHT do
 151          */
 152         unsigned int cur_depth;
 153
 154         /*
 155          * io_u's about to be committed
 156          */
 157         unsigned int io_u_queued;
 158
 159         /*
 160          * io_u's submitted but not completed yet
 161          */
 162         unsigned int io_u_in_flight;
 163
 164         /*
 165          * List of free and busy io_u's
 166          */
 167         struct flist_head io_u_freelist;
 168         struct flist_head io_u_busylist;
 169         struct flist_head io_u_requeues;
 170         pthread_mutex_t io_u_lock;
 171         pthread_cond_t free_cond;
 172
 173         /*
 174          * async verify offload
 175          */
 176         struct flist_head verify_list;
 177         pthread_t *verify_threads;
 178         unsigned int nr_verify_threads;
 179         pthread_cond_t verify_cond;
 180         int verify_thread_exit;
 181
 182         /*
 183          * Rate state
 184          */
 185         unsigned long long rate_bps[2];
 186         long rate_pending_usleep[2];
 187         unsigned long rate_bytes[2];
 188         unsigned long rate_blocks[2];
 189         struct timeval lastrate[2];
 190
 191         unsigned long long total_io_size;
 192         unsigned long long fill_device_size;
 193
 194         unsigned long io_issues[2];
 195         unsigned long long io_blocks[2];
 196         unsigned long long this_io_blocks[2];
 197         unsigned long long io_bytes[2];
 198         unsigned long long io_skip_bytes;
 199         unsigned long long this_io_bytes[2];
 200         unsigned long long zone_bytes;
 201         struct fio_mutex *mutex;
 202
 203         /*
 204          * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
 205          */
 206         union {
 207                 os_random_state_t random_state;
 208                 struct frand_state __random_state;
 209         };
 210
 211         struct timeval start;   /* start of this loop */
 212         struct timeval epoch;   /* time job was started */
 213         struct timeval last_issue;
 214         struct timeval tv_cache;
 215         unsigned int tv_cache_nr;
 216         unsigned int tv_cache_mask;
 217         unsigned int ramp_time_over;
 218
 219         /*
 220          * read/write mixed workload state
 221          */
 222         union {
 223                 os_random_state_t rwmix_state;
 224                 struct frand_state __rwmix_state;
 225         };
 226         unsigned long rwmix_issues;
 227         enum fio_ddir rwmix_ddir;
 228         unsigned int ddir_seq_nr;
 229
 230         /*
 231          * IO history logs for verification. We use a tree for sorting,
 232          * if we are overwriting. Otherwise just use a fifo.
 233          */
 234         struct rb_root io_hist_tree;
 235         struct flist_head io_hist_list;
 236         unsigned long io_hist_len;
 237
 238         /*
 239          * For IO replaying
 240          */
 241         struct flist_head io_log_list;
 242
 243         /*
 244          * For tracking/handling discards
 245          */
 246         struct flist_head trim_list;
 247         unsigned long trim_entries;
 248
 249         /*
 250          * for fileservice, how often to switch to a new file
 251          */
 252         unsigned int file_service_nr;
 253         unsigned int file_service_left;
 254         struct fio_file *file_service_file;
 255
 256         unsigned int sync_file_range_nr;
 257
 258         /*
 259          * For generating file sizes
 260          */
 261         union {
 262                 os_random_state_t file_size_state;
 263                 struct frand_state __file_size_state;
 264         };
 265
 266         /*
 267          * Error counts
 268          */
 269         unsigned int total_err_count;
 270         int first_error;
 271
 272         struct fio_flow *flow;
 273
 274         /*
 275          * Can be overloaded by profiles
 276          */
 277         struct prof_io_ops prof_io_ops;
 278         void *prof_data;
 279 };
 280
 281 /*
 282  * when should interactive ETA output be generated
 283  */
 284 enum {
 285         FIO_ETA_AUTO,
 286         FIO_ETA_ALWAYS,
 287         FIO_ETA_NEVER,
 288 };
 289
 290 #define __td_verror(td, err, msg, func)                                 \
 291         do {                                                            \
 292                 if ((td)->error)                                        \
 293                         break;                                          \
 294                 int e = (err);                                          \
 295                 (td)->error = e;                                        \
 296                 if (!(td)->first_error)                                 \
 297                         snprintf(td->verror, sizeof(td->verror) - 1, "file:%s:%d, func=%s, error=%s", __FILE__, __LINE__, (func), (msg));               \
 298         } while (0)
 299
 300
 301 #define td_clear_error(td)              \
 302         (td)->error = 0;
 303 #define td_verror(td, err, func)        \
 304         __td_verror((td), (err), strerror((err)), (func))
 305 #define td_vmsg(td, err, msg, func)     \
 306         __td_verror((td), (err), (msg), (func))
 307
 308 #define __fio_stringify_1(x)    #x
 309 #define __fio_stringify(x)      __fio_stringify_1(x)
 310
 311 extern int exitall_on_terminate;
 312 extern unsigned int thread_number;
 313 extern int shm_id;
 314 extern int groupid;
 315 extern int terse_output;
 316 extern int temp_stall_ts;
 317 extern unsigned long long mlock_size;
 318 extern unsigned long page_mask, page_size;
 319 extern int read_only;
 320 extern int eta_print;
 321 extern unsigned long done_secs;
 322 extern char *job_section;
 323 extern int fio_gtod_offload;
 324 extern int fio_gtod_cpu;
 325 extern enum fio_cs fio_clock_source;
 326 extern int warnings_fatal;
 327 extern int terse_version;
 328 extern int is_backend;
 329 extern int nr_clients;
 330 extern int log_syslog;
 331 extern const char fio_version_string[];
 332 extern const fio_fp64_t def_percentile_list[FIO_IO_U_LIST_MAX_LEN];
 333
 334 extern struct thread_data *threads;
 335
 336 static inline void fio_ro_check(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 337 {
 338         assert(!(io_u->ddir == DDIR_WRITE && !td_write(td)));
 339 }
 340
 341 #define BLOCKS_PER_MAP          (8 * sizeof(unsigned long))
 342 #define TO_MAP_BLOCK(f, b)      (b)
 343 #define RAND_MAP_IDX(f, b)      (TO_MAP_BLOCK(f, b) / BLOCKS_PER_MAP)
 344 #define RAND_MAP_BIT(f, b)      (TO_MAP_BLOCK(f, b) & (BLOCKS_PER_MAP - 1))
 345
 346 #define REAL_MAX_JOBS           2048
 347
 348 #define td_non_fatal_error(e)   ((e) == EIO || (e) == EILSEQ)
 349
 350 static inline enum error_type td_error_type(enum fio_ddir ddir, int err)
 351 {
 352         if (err == EILSEQ)
 353                 return ERROR_TYPE_VERIFY;
 354         if (ddir == DDIR_READ)
 355                 return ERROR_TYPE_READ;
 356         return ERROR_TYPE_WRITE;
 357 }
 358
 359 static inline void update_error_count(struct thread_data *td, int err)
 360 {
 361         td->total_err_count++;
 362         if (td->total_err_count == 1)
 363                 td->first_error = err;
 364 }
 365
 366 static inline int should_fsync(struct thread_data *td)
 367 {
 368         if (td->last_was_sync)
 369                 return 0;
 370         if (td->o.odirect)
 371                 return 0;
 372         if (td_write(td) || td_rw(td) || td->o.override_sync)
 373                 return 1;
 374
 375         return 0;
 376 }
 377
 378 /*
 379  * Init/option functions
 380  */
 381 extern int __must_check fio_init_options(void);
 382 extern int __must_check parse_options(int, char **);
 383 extern int parse_jobs_ini(char *, int, int, int);
 384 extern int parse_cmd_line(int, char **, int);
 385 extern int fio_backend(void);
 386 extern void reset_fio_state(void);
 387 extern void clear_io_state(struct thread_data *);
 388 extern int fio_options_parse(struct thread_data *, char **, int);
 389 extern void fio_keywords_init(void);
 390 extern int fio_cmd_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 391 extern int fio_cmd_ioengine_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 392 extern void fio_fill_default_options(struct thread_data *);
 393 extern int fio_show_option_help(const char *);
 394 extern void fio_options_set_ioengine_opts(struct option *long_options, struct thread_data *td);
 395 extern void fio_options_dup_and_init(struct option *);
 396 extern void fio_options_mem_dupe(struct thread_data *);
 397 extern void options_mem_dupe(void *data, struct fio_option *options);
 398 extern void td_fill_rand_seeds(struct thread_data *);
 399 extern void add_job_opts(const char **, int);
 400 extern char *num2str(unsigned long, int, int, int);
 401 extern int ioengine_load(struct thread_data *);
 402
 403 extern unsigned long page_mask;
 404 extern unsigned long page_size;
 405 extern int initialize_fio(char *envp[]);
 406
 407 #define FIO_GETOPT_JOB          0x89000000
 408 #define FIO_GETOPT_IOENGINE     0x98000000
 409 #define FIO_NR_OPTIONS          (FIO_MAX_OPTS + 128)
 410
 411 /*
 412  * ETA/status stuff
 413  */
 414 extern void print_thread_status(void);
 415 extern void print_status_init(int);
 416 extern char *fio_uint_to_kmg(unsigned int val);
 417
 418 /*
 419  * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
 420  * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
 421  * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
 422  * reap it.
 423  */
 424 enum {
 425         TD_NOT_CREATED = 0,
 426         TD_CREATED,
 427         TD_INITIALIZED,
 428         TD_RAMP,
 429         TD_RUNNING,
 430         TD_PRE_READING,
 431         TD_VERIFYING,
 432         TD_FSYNCING,
 433         TD_EXITED,
 434         TD_REAPED,
 435 };
 436
 437 extern void td_set_runstate(struct thread_data *, int);
 438 #define TERMINATE_ALL           (-1)
 439 extern void fio_terminate_threads(int);
 440
 441 /*
 442  * Memory helpers
 443  */
 444 extern int __must_check fio_pin_memory(void);
 445 extern void fio_unpin_memory(void);
 446 extern int __must_check allocate_io_mem(struct thread_data *);
 447 extern void free_io_mem(struct thread_data *);
 448
 449 /*
 450  * Reset stats after ramp time completes
 451  */
 452 extern void reset_all_stats(struct thread_data *);
 453
 454 /*
 455  * blktrace support
 456  */
 457 #ifdef FIO_HAVE_BLKTRACE
 458 extern int is_blktrace(const char *);
 459 extern int load_blktrace(struct thread_data *, const char *);
 460 #endif
 461
 462 /*
 463  * Mark unused variables passed to ops functions as unused, to silence gcc
 464  */
 465 #define fio_unused      __attribute((__unused__))
 466 #define fio_init        __attribute__((constructor))
 467 #define fio_exit        __attribute__((destructor))
 468
 469 #define for_each_td(td, i)      \
 470         for ((i) = 0, (td) = &threads[0]; (i) < (int) thread_number; (i)++, (td)++)
 471 #define for_each_file(td, f, i) \
 472         if ((td)->files_index)                                          \
 473                 for ((i) = 0, (f) = (td)->files[0];                     \
 474                  (i) < (td)->o.nr_files && ((f) = (td)->files[i]) != NULL; \
 475                  (i)++)
 476
 477 #define fio_assert(td, cond)    do {    \
 478         if (!(cond)) {                  \
 479                 int *__foo = NULL;      \
 480                 fprintf(stderr, "file:%s:%d, assert %s failed\n", __FILE__, __LINE__, #cond);   \
 481                 td_set_runstate((td), TD_EXITED);       \
 482                 (td)->error = EFAULT;           \
 483                 *__foo = 0;                     \
 484         }       \
 485 } while (0)
 486
 487 static inline int fio_fill_issue_time(struct thread_data *td)
 488 {
 489         if (td->o.read_iolog_file ||
 490             !td->o.disable_clat || !td->o.disable_slat || !td->o.disable_bw)
 491                 return 1;
 492
 493         return 0;
 494 }
 495
 496 static inline int __should_check_rate(struct thread_data *td,
 497                                       enum fio_ddir ddir)
 498 {
 499         struct thread_options *o = &td->o;
 500
 501         /*
 502          * If some rate setting was given, we need to check it
 503          */
 504         if (o->rate[ddir] || o->ratemin[ddir] || o->rate_iops[ddir] ||
 505             o->rate_iops_min[ddir])
 506                 return 1;
 507
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 static inline int should_check_rate(struct thread_data *td,
 512                                     unsigned long *bytes_done)
 513 {
 514         int ret = 0;
 515
 516         if (bytes_done[0])
 517                 ret |= __should_check_rate(td, 0);
 518         if (bytes_done[1])
 519                 ret |= __should_check_rate(td, 1);
 520
 521         return ret;
 522 }
 523
 524 static inline int is_power_of_2(unsigned int val)
 525 {
 526         return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
 527 }
 528
 529 /*
 530  * We currently only need to do locking if we have verifier threads
 531  * accessing our internal structures too
 532  */
 533 static inline void td_io_u_lock(struct thread_data *td)
 534 {
 535         if (td->o.verify_async)
 536                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
 537 }
 538
 539 static inline void td_io_u_unlock(struct thread_data *td)
 540 {
 541         if (td->o.verify_async)
 542                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
 543 }
 544
 545 static inline void td_io_u_free_notify(struct thread_data *td)
 546 {
 547         if (td->o.verify_async)
 548                 pthread_cond_signal(&td->free_cond);
 549 }
 550
 551 extern const char *fio_get_arch_string(int);
 552 extern const char *fio_get_os_string(int);
 553
 554 #endif