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         TD_F_VSTATE_SAVED       = 1024,
  78 };
  79
  80 enum {
  81         FIO_RAND_BS_OFF         = 0,
  82         FIO_RAND_VER_OFF,
  83         FIO_RAND_MIX_OFF,
  84         FIO_RAND_FILE_OFF,
  85         FIO_RAND_BLOCK_OFF,
  86         FIO_RAND_FILE_SIZE_OFF,
  87         FIO_RAND_TRIM_OFF,
  88         FIO_RAND_BUF_OFF,
  89         FIO_RAND_SEQ_RAND_READ_OFF,
  90         FIO_RAND_SEQ_RAND_WRITE_OFF,
  91         FIO_RAND_SEQ_RAND_TRIM_OFF,
  92         FIO_RAND_START_DELAY,
  93         FIO_DEDUPE_OFF,
  94         FIO_RAND_NR_OFFS,
  95 };
  96
  97 /*
  98  * This describes a single thread/process executing a fio job.
  99  */
 100 struct thread_data {
 101         struct thread_options o;
 102         unsigned long flags;
 103         void *eo;
 104         char verror[FIO_VERROR_SIZE];
 105         pthread_t thread;
 106         unsigned int thread_number;
 107         unsigned int subjob_number;
 108         unsigned int groupid;
 109         struct thread_stat ts;
 110
 111         int client_type;
 112
 113         struct io_log *slat_log;
 114         struct io_log *clat_log;
 115         struct io_log *lat_log;
 116         struct io_log *bw_log;
 117         struct io_log *iops_log;
 118
 119         struct tp_data *tp_data;
 120
 121         uint64_t stat_io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 122         struct timeval bw_sample_time;
 123
 124         uint64_t stat_io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 125         struct timeval iops_sample_time;
 126
 127         /*
 128          * Tracks the last iodepth number of completed writes, if data
 129          * verification is enabled
 130          */
 131         uint64_t *last_write_comp;
 132         unsigned int last_write_idx;
 133
 134         volatile int update_rusage;
 135         struct fio_mutex *rusage_sem;
 136         struct rusage ru_start;
 137         struct rusage ru_end;
 138
 139         struct fio_file **files;
 140         unsigned char *file_locks;
 141         unsigned int files_size;
 142         unsigned int files_index;
 143         unsigned int nr_open_files;
 144         unsigned int nr_done_files;
 145         unsigned int nr_normal_files;
 146         union {
 147                 unsigned int next_file;
 148                 struct frand_state next_file_state;
 149         };
 150         int error;
 151         int sig;
 152         int done;
 153         int stop_io;
 154         pid_t pid;
 155         char *orig_buffer;
 156         size_t orig_buffer_size;
 157         volatile int terminate;
 158         volatile int runstate;
 159         unsigned int last_was_sync;
 160         enum fio_ddir last_ddir;
 161
 162         int mmapfd;
 163
 164         void *iolog_buf;
 165         FILE *iolog_f;
 166
 167         char *sysfs_root;
 168
 169         unsigned long rand_seeds[FIO_RAND_NR_OFFS];
 170
 171         struct frand_state bsrange_state;
 172         struct frand_state verify_state;
 173         struct frand_state trim_state;
 174         struct frand_state delay_state;
 175
 176         struct frand_state buf_state;
 177         struct frand_state buf_state_prev;
 178         struct frand_state dedupe_state;
 179
 180         unsigned int verify_batch;
 181         unsigned int trim_batch;
 182
 183         struct thread_io_list *vstate;
 184
 185         int shm_id;
 186
 187         /*
 188          * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
 189          * to any of the available IO engines.
 190          */
 191         struct ioengine_ops *io_ops;
 192
 193         /*
 194          * Queue depth of io_u's that fio MIGHT do
 195          */
 196         unsigned int cur_depth;
 197
 198         /*
 199          * io_u's about to be committed
 200          */
 201         unsigned int io_u_queued;
 202
 203         /*
 204          * io_u's submitted but not completed yet
 205          */
 206         unsigned int io_u_in_flight;
 207
 208         /*
 209          * List of free and busy io_u's
 210          */
 211         struct io_u_ring io_u_requeues;
 212         struct io_u_queue io_u_freelist;
 213         struct io_u_queue io_u_all;
 214         pthread_mutex_t io_u_lock;
 215         pthread_cond_t free_cond;
 216
 217         /*
 218          * async verify offload
 219          */
 220         struct flist_head verify_list;
 221         pthread_t *verify_threads;
 222         unsigned int nr_verify_threads;
 223         pthread_cond_t verify_cond;
 224         int verify_thread_exit;
 225
 226         /*
 227          * Rate state
 228          */
 229         uint64_t rate_bps[DDIR_RWDIR_CNT];
 230         long rate_pending_usleep[DDIR_RWDIR_CNT];
 231         unsigned long rate_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 232         unsigned long rate_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 233         struct timeval lastrate[DDIR_RWDIR_CNT];
 234
 235         uint64_t total_io_size;
 236         uint64_t fill_device_size;
 237
 238         /*
 239          * Issue side
 240          */
 241         uint64_t io_issues[DDIR_RWDIR_CNT];
 242         uint64_t io_issue_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 243         uint64_t loops;
 244
 245         /*
 246          * Completions
 247          */
 248         uint64_t io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 249         uint64_t this_io_blocks[DDIR_RWDIR_CNT];
 250         uint64_t io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 251         uint64_t this_io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 252         uint64_t io_skip_bytes;
 253         uint64_t zone_bytes;
 254         struct fio_mutex *mutex;
 255         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];
 256
 257         /*
 258          * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
 259          */
 260         struct frand_state random_state;
 261
 262         struct timeval start;   /* start of this loop */
 263         struct timeval epoch;   /* time job was started */
 264         struct timeval last_issue;
 265         long time_offset;
 266         struct timeval tv_cache;
 267         struct timeval terminate_time;
 268         unsigned int tv_cache_nr;
 269         unsigned int tv_cache_mask;
 270         unsigned int ramp_time_over;
 271
 272         /*
 273          * Time since last latency_window was started
 274          */
 275         struct timeval latency_ts;
 276         unsigned int latency_qd;
 277         unsigned int latency_qd_high;
 278         unsigned int latency_qd_low;
 279         unsigned int latency_failed;
 280         uint64_t latency_ios;
 281         int latency_end_run;
 282
 283         /*
 284          * read/write mixed workload state
 285          */
 286         struct frand_state rwmix_state;
 287         unsigned long rwmix_issues;
 288         enum fio_ddir rwmix_ddir;
 289         unsigned int ddir_seq_nr;
 290
 291         /*
 292          * rand/seq mixed workload state
 293          */
 294         struct frand_state seq_rand_state[DDIR_RWDIR_CNT];
 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         struct frand_state file_size_state;
 330
 331         /*
 332          * Error counts
 333          */
 334         unsigned int total_err_count;
 335         int first_error;
 336
 337         struct fio_flow *flow;
 338
 339         /*
 340          * Can be overloaded by profiles
 341          */
 342         struct prof_io_ops prof_io_ops;
 343         void *prof_data;
 344
 345         void *pinned_mem;
 346 };
 347
 348 /*
 349  * when should interactive ETA output be generated
 350  */
 351 enum {
 352         FIO_ETA_AUTO,
 353         FIO_ETA_ALWAYS,
 354         FIO_ETA_NEVER,
 355 };
 356
 357 #define __td_verror(td, err, msg, func)                                 \
 358         do {                                                            \
 359                 unsigned int ____e = (err);                             \
 360                 if ((td)->error)                                        \
 361                         break;                                          \
 362                 (td)->error = ____e;                                    \
 363                 if (!(td)->first_error)                                 \
 364                         snprintf(td->verror, sizeof(td->verror), "file:%s:%d, func=%s, error=%s", __FILE__, __LINE__, (func), (msg));           \
 365         } while (0)
 366
 367
 368 #define td_clear_error(td)              \
 369         (td)->error = 0;
 370 #define td_verror(td, err, func)        \
 371         __td_verror((td), (err), strerror((err)), (func))
 372 #define td_vmsg(td, err, msg, func)     \
 373         __td_verror((td), (err), (msg), (func))
 374
 375 #define __fio_stringify_1(x)    #x
 376 #define __fio_stringify(x)      __fio_stringify_1(x)
 377
 378 extern int exitall_on_terminate;
 379 extern unsigned int thread_number;
 380 extern unsigned int stat_number;
 381 extern int shm_id;
 382 extern int groupid;
 383 extern int output_format;
 384 extern int append_terse_output;
 385 extern int temp_stall_ts;
 386 extern uintptr_t page_mask, page_size;
 387 extern int read_only;
 388 extern int eta_print;
 389 extern int eta_new_line;
 390 extern unsigned long done_secs;
 391 extern char *job_section;
 392 extern int fio_gtod_offload;
 393 extern int fio_gtod_cpu;
 394 extern enum fio_cs fio_clock_source;
 395 extern int fio_clock_source_set;
 396 extern int warnings_fatal;
 397 extern int terse_version;
 398 extern int is_backend;
 399 extern int nr_clients;
 400 extern int log_syslog;
 401 extern int status_interval;
 402 extern const char fio_version_string[];
 403 extern int helper_do_stat;
 404 extern pthread_cond_t helper_cond;
 405 extern char *trigger_file;
 406 extern char *trigger_cmd;
 407 extern char *trigger_remote_cmd;
 408 extern long long trigger_timeout;
 409
 410 extern struct thread_data *threads;
 411
 412 static inline void fio_ro_check(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 413 {
 414         assert(!(io_u->ddir == DDIR_WRITE && !td_write(td)));
 415 }
 416
 417 #define REAL_MAX_JOBS           2048
 418
 419 static inline int should_fsync(struct thread_data *td)
 420 {
 421         if (td->last_was_sync)
 422                 return 0;
 423         if (td_write(td) || td_rw(td) || td->o.override_sync)
 424                 return 1;
 425
 426         return 0;
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Init/option functions
 431  */
 432 extern int __must_check fio_init_options(void);
 433 extern int __must_check parse_options(int, char **);
 434 extern int parse_jobs_ini(char *, int, int, int);
 435 extern int parse_cmd_line(int, char **, int);
 436 extern int fio_backend(void);
 437 extern void reset_fio_state(void);
 438 extern void clear_io_state(struct thread_data *);
 439 extern int fio_options_parse(struct thread_data *, char **, int, int);
 440 extern void fio_keywords_init(void);
 441 extern int fio_cmd_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 442 extern int fio_cmd_ioengine_option_parse(struct thread_data *, const char *, char *);
 443 extern void fio_fill_default_options(struct thread_data *);
 444 extern int fio_show_option_help(const char *);
 445 extern void fio_options_set_ioengine_opts(struct option *long_options, struct thread_data *td);
 446 extern void fio_options_dup_and_init(struct option *);
 447 extern void fio_options_mem_dupe(struct thread_data *);
 448 extern void options_mem_dupe(void *data, struct fio_option *options);
 449 extern void td_fill_rand_seeds(struct thread_data *);
 450 extern void add_job_opts(const char **, int);
 451 extern char *num2str(uint64_t, int, int, int, int);
 452 extern int ioengine_load(struct thread_data *);
 453 extern int parse_dryrun(void);
 454 extern int fio_running_or_pending_io_threads(void);
 455 extern int fio_set_fd_nonblocking(int, const char *);
 456
 457 extern uintptr_t page_mask;
 458 extern uintptr_t page_size;
 459 extern int initialize_fio(char *envp[]);
 460
 461 #define FIO_GETOPT_JOB          0x89000000
 462 #define FIO_GETOPT_IOENGINE     0x98000000
 463 #define FIO_NR_OPTIONS          (FIO_MAX_OPTS + 128)
 464
 465 /*
 466  * ETA/status stuff
 467  */
 468 extern void print_thread_status(void);
 469 extern void print_status_init(int);
 470 extern char *fio_uint_to_kmg(unsigned int val);
 471
 472 /*
 473  * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
 474  * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
 475  * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
 476  * reap it.
 477  */
 478 enum {
 479         TD_NOT_CREATED = 0,
 480         TD_CREATED,
 481         TD_INITIALIZED,
 482         TD_RAMP,
 483         TD_SETTING_UP,
 484         TD_RUNNING,
 485         TD_PRE_READING,
 486         TD_VERIFYING,
 487         TD_FSYNCING,
 488         TD_FINISHING,
 489         TD_EXITED,
 490         TD_REAPED,
 491 };
 492
 493 extern void td_set_runstate(struct thread_data *, int);
 494 extern int td_bump_runstate(struct thread_data *, int);
 495 extern void td_restore_runstate(struct thread_data *, int);
 496
 497 /*
 498  * Allow 60 seconds for a job to quit on its own, otherwise reap with
 499  * a vengeance.
 500  */
 501 #define FIO_REAP_TIMEOUT        60
 502
 503 #define TERMINATE_ALL           (-1)
 504 extern void fio_terminate_threads(int);
 505 extern void fio_mark_td_terminate(struct thread_data *);
 506
 507 /*
 508  * Memory helpers
 509  */
 510 extern int __must_check fio_pin_memory(struct thread_data *);
 511 extern void fio_unpin_memory(struct thread_data *);
 512 extern int __must_check allocate_io_mem(struct thread_data *);
 513 extern void free_io_mem(struct thread_data *);
 514 extern void free_threads_shm(void);
 515
 516 /*
 517  * Reset stats after ramp time completes
 518  */
 519 extern void reset_all_stats(struct thread_data *);
 520
 521 /*
 522  * blktrace support
 523  */
 524 #ifdef FIO_HAVE_BLKTRACE
 525 extern int is_blktrace(const char *, int *);
 526 extern int load_blktrace(struct thread_data *, const char *, int);
 527 #endif
 528
 529 /*
 530  * Latency target helpers
 531  */
 532 extern void lat_target_check(struct thread_data *);
 533 extern void lat_target_init(struct thread_data *);
 534 extern void lat_target_reset(struct thread_data *);
 535
 536 #define for_each_td(td, i)      \
 537         for ((i) = 0, (td) = &threads[0]; (i) < (int) thread_number; (i)++, (td)++)
 538 #define for_each_file(td, f, i) \
 539         if ((td)->files_index)                                          \
 540                 for ((i) = 0, (f) = (td)->files[0];                     \
 541                  (i) < (td)->o.nr_files && ((f) = (td)->files[i]) != NULL; \
 542                  (i)++)
 543
 544 #define fio_assert(td, cond)    do {    \
 545         if (!(cond)) {                  \
 546                 int *__foo = NULL;      \
 547                 fprintf(stderr, "file:%s:%d, assert %s failed\n", __FILE__, __LINE__, #cond);   \
 548                 td_set_runstate((td), TD_EXITED);       \
 549                 (td)->error = EFAULT;           \
 550                 *__foo = 0;                     \
 551         }       \
 552 } while (0)
 553
 554 static inline int fio_fill_issue_time(struct thread_data *td)
 555 {
 556         if (td->o.read_iolog_file ||
 557             !td->o.disable_clat || !td->o.disable_slat || !td->o.disable_bw)
 558                 return 1;
 559
 560         return 0;
 561 }
 562
 563 static inline int __should_check_rate(struct thread_data *td,
 564                                       enum fio_ddir ddir)
 565 {
 566         struct thread_options *o = &td->o;
 567
 568         /*
 569          * If some rate setting was given, we need to check it
 570          */
 571         if (o->rate[ddir] || o->ratemin[ddir] || o->rate_iops[ddir] ||
 572             o->rate_iops_min[ddir])
 573                 return 1;
 574
 575         return 0;
 576 }
 577
 578 static inline int should_check_rate(struct thread_data *td)
 579 {
 580         int ret = 0;
 581
 582         if (td->bytes_done[DDIR_READ])
 583                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_READ);
 584         if (td->bytes_done[DDIR_WRITE])
 585                 ret |= __should_check_rate(td, DDIR_WRITE);
 586         if (td->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(uint64_t 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         FIO_RAND_DIST_GAUSS,
 653 };
 654
 655 #define FIO_DEF_ZIPF            1.1
 656 #define FIO_DEF_PARETO          0.2
 657
 658 enum {
 659         FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE = 0,
 660         FIO_RAND_GEN_LFSR,
 661 };
 662
 663 enum {
 664         FIO_CPUS_SHARED         = 0,
 665         FIO_CPUS_SPLIT,
 666 };
 667
 668 extern void exec_trigger(const char *);
 669 extern void check_trigger_file(void);
 670
 671 #endif