io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "os.h"
  10
  11 /*
  12  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  13  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  14  */
  15 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  16                            unsigned long long block)
  17 {
  18         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  19         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  20
  21         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  22 }
  23
  24 /*
  25  * Mark a given offset as used in the map.
  26  */
  27 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  28                             struct io_u *io_u)
  29 {
  30         unsigned long long block = io_u->offset / (unsigned long long) td->min_bs;
  31         unsigned int blocks = 0;
  32
  33         while (blocks < (io_u->buflen / td->min_bs)) {
  34                 unsigned int idx, bit;
  35
  36                 if (!random_map_free(td, f, block))
  37                         break;
  38
  39                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  40                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  41
  42                 assert(idx < f->num_maps);
  43
  44                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
  45                 block++;
  46                 blocks++;
  47         }
  48
  49         if ((blocks * td->min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = blocks * td->min_bs;
  51 }
  52
  53 /*
  54  * Return the next free block in the map.
  55  */
  56 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  57                                unsigned long long *b)
  58 {
  59         int i;
  60
  61         *b = 0;
  62         i = 0;
  63         while ((*b) * td->min_bs < f->file_size) {
  64                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
  65                         *b += ffz(f->file_map[i]);
  66                         return 0;
  67                 }
  68
  69                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
  70                 i++;
  71         }
  72
  73         return 1;
  74 }
  75
  76 /*
  77  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
  78  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
  79  * the last io issued.
  80  */
  81 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  82                            unsigned long long *offset)
  83 {
  84         unsigned long long b, rb;
  85         long r;
  86
  87         if (!td->sequential) {
  88                 unsigned long long max_blocks = td->io_size / td->min_bs;
  89                 int loops = 50;
  90
  91                 do {
  92                         r = os_random_long(&td->random_state);
  93                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
  94                         if (td->norandommap)
  95                                 break;
  96                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs);
  97                         loops--;
  98                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
  99
 100                 if (!loops) {
 101                         if (get_next_free_block(td, f, &b))
 102                                 return 1;
 103                 }
 104         } else
 105                 b = f->last_pos / td->min_bs;
 106
 107         *offset = (b * td->min_bs) + f->file_offset;
 108         if (*offset > f->file_size)
 109                 return 1;
 110
 111         return 0;
 112 }
 113
 114 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td)
 115 {
 116         unsigned int buflen;
 117         long r;
 118
 119         if (td->min_bs == td->max_bs)
 120                 buflen = td->min_bs;
 121         else {
 122                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 123                 buflen = (1 + (double) (td->max_bs - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 124                 buflen = (buflen + td->min_bs - 1) & ~(td->min_bs - 1);
 125         }
 126
 127         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir]) {
 128                 /*
 129                  * if using direct/raw io, we may not be able to
 130                  * shrink the size. so just fail it.
 131                  */
 132                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO)
 133                         return 0;
 134
 135                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir];
 136         }
 137
 138         return buflen;
 139 }
 140
 141 /*
 142  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 143  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 144  * necessary.
 145  */
 146 static int get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 147 {
 148         if (td_rw(td)) {
 149                 struct timeval now;
 150                 unsigned long elapsed;
 151
 152                 gettimeofday(&now, NULL);
 153                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 154
 155                 /*
 156                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 157                  */
 158                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 159                         unsigned int v;
 160                         long r;
 161
 162                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 163                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 164                         if (v < td->rwmixread)
 165                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 166                         else
 167                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 168                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 169                 }
 170                 return td->rwmix_ddir;
 171         } else if (td_read(td))
 172                 return DDIR_READ;
 173         else
 174                 return DDIR_WRITE;
 175 }
 176
 177 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 178 {
 179         io_u->file = NULL;
 180         list_del(&io_u->list);
 181         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 182         td->cur_depth--;
 183 }
 184
 185 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 186                      struct io_u *io_u)
 187 {
 188         /*
 189          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 190          */
 191         if (td->read_iolog)
 192                 return read_iolog_get(td, io_u);
 193
 194         /*
 195          * see if it's time to sync
 196          */
 197         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
 198             && should_fsync(td)) {
 199                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 200                 io_u->file = f;
 201                 return 0;
 202         }
 203
 204         /*
 205          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next position.
 206          */
 207         if (!get_next_offset(td, f, &io_u->offset)) {
 208                 io_u->buflen = get_next_buflen(td);
 209
 210                 if (io_u->buflen) {
 211                         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 212
 213                         /*
 214                          * If using a write iolog, store this entry.
 215                          */
 216                         if (td->write_iolog_file)
 217                                 write_iolog_put(td, io_u);
 218
 219                         io_u->file = f;
 220                         return 0;
 221                 }
 222         }
 223
 224         return 1;
 225 }
 226
 227 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 228 {
 229         struct io_u *io_u = NULL;
 230
 231         if (!queue_full(td)) {
 232                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 233
 234                 io_u->buflen = 0;
 235                 io_u->error = 0;
 236                 io_u->resid = 0;
 237                 list_del(&io_u->list);
 238                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 239                 td->cur_depth++;
 240         }
 241
 242         return io_u;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 247  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 248  */
 249 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 250 {
 251         struct io_u *io_u;
 252
 253         io_u = __get_io_u(td);
 254         if (!io_u)
 255                 return NULL;
 256
 257         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 258                 td->zone_bytes = 0;
 259                 f->last_pos += td->zone_skip;
 260         }
 261
 262         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 263                 put_io_u(td, io_u);
 264                 return NULL;
 265         }
 266
 267         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->file_size) {
 268                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 269                         put_io_u(td, io_u);
 270                         return NULL;
 271                 }
 272
 273                 io_u->buflen = f->file_size - io_u->offset;
 274         }
 275
 276         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 277                 if (!io_u->buflen) {
 278                         put_io_u(td, io_u);
 279                         return NULL;
 280                 }
 281
 282                 if (!td->read_iolog && !td->sequential && !td->norandommap)
 283                         mark_random_map(td, f, io_u);
 284
 285                 f->last_pos += io_u->buflen;
 286
 287                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
 288                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 289         }
 290
 291         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 292                 put_io_u(td, io_u);
 293                 return NULL;
 294         }
 295
 296         gettimeofday(&io_u->start_time, NULL);
 297         return io_u;
 298 }
 299
 300 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 301                   struct io_completion_data *icd)
 302 {
 303         struct timeval e;
 304         unsigned long msec;
 305
 306         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 307                 td->last_was_sync = 1;
 308                 return;
 309         }
 310
 311         td->last_was_sync = 0;
 312
 313         gettimeofday(&e, NULL);
 314
 315         if (!io_u->error) {
 316                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 317                 const int idx = io_u->ddir;
 318
 319                 td->io_blocks[idx]++;
 320                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 321                 td->zone_bytes += bytes;
 322                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 323
 324                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &e);
 325
 326                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 327                 add_bw_sample(td, idx);
 328
 329                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 330                         log_io_piece(td, io_u);
 331
 332                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 333         } else
 334                 icd->error = io_u->error;
 335 }
 336
 337 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
 338 {
 339         struct io_u *io_u;
 340         int i;
 341
 342         icd->error = 0;
 343         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 344
 345         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 346                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 347
 348                 io_completed(td, io_u, icd);
 349                 put_io_u(td, io_u);
 350         }
 351 }
 352
 353