io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include <assert.h>
   4
   5 #include "fio.h"
   6 #include "verify.h"
   7 #include "trim.h"
   8 #include "lib/rand.h"
   9 #include "lib/axmap.h"
  10 #include "err.h"
  11 #include "lib/pow2.h"
  12 #include "minmax.h"
  13 #include "zbd.h"
  14
  15 struct io_completion_data {
  16         int nr;                         /* input */
  17
  18         int error;                      /* output */
  19         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  20         struct timespec time;           /* output */
  21 };
  22
  23 /*
  24  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  25  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  26  */
  27 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  28 {
  29         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  30 }
  31
  32 /*
  33  * Mark a given offset as used in the map.
  34  */
  35 static uint64_t mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
  36                                 uint64_t offset, uint64_t buflen)
  37 {
  38         unsigned long long min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned long long nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45         assert(nr_blocks > 0);
  46
  47         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK)) {
  48                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  49                 assert(nr_blocks > 0);
  50         }
  51
  52         if ((nr_blocks * min_bs) < buflen)
  53                 buflen = nr_blocks * min_bs;
  54
  55         return buflen;
  56 }
  57
  58 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  59                            enum fio_ddir ddir)
  60 {
  61         uint64_t max_blocks;
  62         uint64_t max_size;
  63
  64         assert(ddir_rw(ddir));
  65
  66         /*
  67          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  68          * -> not for now since there is code assuming it could go either.
  69          */
  70         max_size = f->io_size;
  71         if (max_size > f->real_file_size)
  72                 max_size = f->real_file_size;
  73
  74         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED && td->o.zone_range)
  75                 max_size = td->o.zone_range;
  76
  77         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  78                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  79
  80         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  81         if (!max_blocks)
  82                 return 0;
  83
  84         return max_blocks;
  85 }
  86
  87 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  88                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
  89                                   uint64_t lastb)
  90 {
  91         uint64_t r;
  92
  93         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
  94             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
  95
  96                 r = __rand(&td->random_state);
  97
  98                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
  99
 100                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
 101         } else {
 102                 uint64_t off = 0;
 103
 104                 assert(fio_file_lfsr(f));
 105
 106                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 107                         return 1;
 108
 109                 *b = off;
 110         }
 111
 112         /*
 113          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 114          */
 115         if (!file_randommap(td, f))
 116                 goto ret;
 117
 118         /*
 119          * calculate map offset and check if it's free
 120          */
 121         if (random_map_free(f, *b))
 122                 goto ret;
 123
 124         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 125                                                 (unsigned long long) *b);
 126
 127         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 128         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 129                 return 1;
 130 ret:
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 135                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 136                                        uint64_t *b)
 137 {
 138         *b = zipf_next(&f->zipf);
 139         return 0;
 140 }
 141
 142 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 143                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 144                                          uint64_t *b)
 145 {
 146         *b = pareto_next(&f->zipf);
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 151                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 152                                         uint64_t *b)
 153 {
 154         *b = gauss_next(&f->gauss);
 155         return 0;
 156 }
 157
 158 static int __get_next_rand_offset_zoned_abs(struct thread_data *td,
 159                                             struct fio_file *f,
 160                                             enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 161 {
 162         struct zone_split_index *zsi;
 163         uint64_t lastb, send, stotal;
 164         unsigned int v;
 165
 166         lastb = last_block(td, f, ddir);
 167         if (!lastb)
 168                 return 1;
 169
 170         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 171 bail:
 172                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 173         }
 174
 175         /*
 176          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 177          */
 178         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 179
 180         /*
 181          * Find our generated table. 'send' is the end block of this zone,
 182          * 'stotal' is our start offset.
 183          */
 184         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 185         stotal = zsi->size_prev / td->o.ba[ddir];
 186         send = zsi->size / td->o.ba[ddir];
 187
 188         /*
 189          * Should never happen
 190          */
 191         if (send == -1U) {
 192                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 193                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 194                 goto bail;
 195         } else if (send > lastb) {
 196                 /*
 197                  * This happens if the user specifies ranges that exceed
 198                  * the file/device size. We can't handle that gracefully,
 199                  * so error and exit.
 200                  */
 201                 log_err("fio: zoned_abs sizes exceed file size\n");
 202                 return 1;
 203         }
 204
 205         /*
 206          * Generate index from 0..send-stotal
 207          */
 208         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, send - stotal) == 1)
 209                 return 1;
 210
 211         *b += stotal;
 212         return 0;
 213 }
 214
 215 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
 216                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 217                                         uint64_t *b)
 218 {
 219         unsigned int v, send, stotal;
 220         uint64_t offset, lastb;
 221         struct zone_split_index *zsi;
 222
 223         lastb = last_block(td, f, ddir);
 224         if (!lastb)
 225                 return 1;
 226
 227         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 228 bail:
 229                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 230         }
 231
 232         /*
 233          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 234          */
 235         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 236
 237         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 238         stotal = zsi->size_perc_prev;
 239         send = zsi->size_perc;
 240
 241         /*
 242          * Should never happen
 243          */
 244         if (send == -1U) {
 245                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 246                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 247                 goto bail;
 248         }
 249
 250         /*
 251          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
 252          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
 253          * the start, in percent.
 254          */
 255         if (stotal)
 256                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
 257         else
 258                 offset = 0;
 259
 260         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
 261
 262         /*
 263          * Generate index from 0..send-of-lastb
 264          */
 265         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
 266                 return 1;
 267
 268         /*
 269          * Add our start offset, if any
 270          */
 271         if (offset)
 272                 *b += offset;
 273
 274         return 0;
 275 }
 276
 277 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 278                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 279 {
 280         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
 281                 uint64_t lastb;
 282
 283                 lastb = last_block(td, f, ddir);
 284                 if (!lastb)
 285                         return 1;
 286
 287                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 288         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 289                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 290         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 291                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 292         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 293                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 294         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
 295                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 296         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED_ABS)
 297                 return __get_next_rand_offset_zoned_abs(td, f, ddir, b);
 298
 299         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 300         return 1;
 301 }
 302
 303 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 304 {
 305         unsigned int v;
 306
 307         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 308                 return true;
 309
 310         v = rand_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 311
 312         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 313 }
 314
 315 static void loop_cache_invalidate(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 316 {
 317         struct thread_options *o = &td->o;
 318
 319         if (o->invalidate_cache && !o->odirect) {
 320                 int fio_unused ret;
 321
 322                 ret = file_invalidate_cache(td, f);
 323         }
 324 }
 325
 326 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 327                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 328 {
 329         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 330                 return 0;
 331
 332         if (td->o.time_based ||
 333             (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)) {
 334                 fio_file_reset(td, f);
 335                 loop_cache_invalidate(td, f);
 336                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 337                         return 0;
 338         }
 339
 340         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 341                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 342                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 343         return 1;
 344 }
 345
 346 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 347                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 348 {
 349         struct thread_options *o = &td->o;
 350
 351         assert(ddir_rw(ddir));
 352
 353         /*
 354          * If we reach the end for a time based run, reset us back to 0
 355          * and invalidate the cache, if we need to.
 356          */
 357         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 358             o->time_based && o->nr_files == 1) {
 359                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
 360                 loop_cache_invalidate(td, f);
 361         }
 362
 363         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 364                 uint64_t pos;
 365
 366                 /*
 367                  * Only rewind if we already hit the end
 368                  */
 369                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset &&
 370                     f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0) {
 371                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 372                                 f->last_pos[ddir] = f->io_size;
 373                         else
 374                                 f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 375                 }
 376
 377                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 378                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 379                         pos += o->ddir_seq_add;
 380
 381                         /*
 382                          * If we reach beyond the end of the file
 383                          * with holed IO, wrap around to the
 384                          * beginning again. If we're doing backwards IO,
 385                          * wrap to the end.
 386                          */
 387                         if (pos >= f->real_file_size) {
 388                                 if (o->ddir_seq_add > 0)
 389                                         pos = f->file_offset;
 390                                 else {
 391                                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 392                                                 pos = f->io_size;
 393                                         else
 394                                                 pos = f->real_file_size;
 395
 396                                         pos += o->ddir_seq_add;
 397                                 }
 398                         }
 399                 }
 400
 401                 *offset = pos;
 402                 return 0;
 403         }
 404
 405         return 1;
 406 }
 407
 408 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 409                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 410                           bool *is_random)
 411 {
 412         struct fio_file *f = io_u->file;
 413         uint64_t b, offset;
 414         int ret;
 415
 416         assert(ddir_rw(ddir));
 417
 418         b = offset = -1ULL;
 419
 420         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_WRITE) {
 421                 /* don't mark randommap for these writes */
 422                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 423                 offset = f->last_start[DDIR_TRIM];
 424                 *is_random = true;
 425                 ret = 0;
 426         } else if (rw_seq) {
 427                 if (td_random(td)) {
 428                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 429                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 430                                 *is_random = true;
 431                         } else {
 432                                 *is_random = false;
 433                                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 434                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 435                                 if (ret)
 436                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 437                         }
 438                 } else {
 439                         *is_random = false;
 440                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 441                 }
 442         } else {
 443                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 444                 *is_random = false;
 445
 446                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 447                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 448                         if (ret) {
 449                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 450                                 *is_random = false;
 451                         }
 452                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 453                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 454                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 455                         else
 456                                 offset = 0;
 457                         ret = 0;
 458                 } else {
 459                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 460                         ret = 1;
 461                 }
 462         }
 463
 464         if (!ret) {
 465                 if (offset != -1ULL)
 466                         io_u->offset = offset;
 467                 else if (b != -1ULL)
 468                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 469                 else {
 470                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 471                         ret = 1;
 472                 }
 473                 io_u->verify_offset = io_u->offset;
 474         }
 475
 476         return ret;
 477 }
 478
 479 /*
 480  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 481  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 482  * the last io issued.
 483  */
 484 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 485                            bool *is_random)
 486 {
 487         struct fio_file *f = io_u->file;
 488         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 489         int rw_seq_hit = 0;
 490
 491         assert(ddir_rw(ddir));
 492
 493         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 494                 rw_seq_hit = 1;
 495                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 496         }
 497
 498         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 499                 return 1;
 500
 501         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 502                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 503                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 504                                         (unsigned long long) f->io_size);
 505                 return 1;
 506         }
 507
 508         io_u->offset += f->file_offset;
 509         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 510                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 511                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 512                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 513                 return 1;
 514         }
 515
 516         /*
 517          * For randtrimwrite, we decide whether to issue a trim or a write
 518          * based on whether the offsets for the most recent trim and write
 519          * operations match. If they don't match that means we just issued a
 520          * new trim and the next operation should be a write. If they *do*
 521          * match that means we just completed a trim+write pair and the next
 522          * command should be a trim.
 523          *
 524          * This works fine for sequential workloads but for random workloads
 525          * it's possible to complete a trim+write pair and then have the next
 526          * randomly generated offset match the previous offset. If that happens
 527          * we need to alter the offset for the last write operation in order
 528          * to ensure that we issue a write operation the next time through.
 529          */
 530         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_TRIM &&
 531             f->last_start[DDIR_TRIM] == io_u->offset)
 532                 f->last_start[DDIR_WRITE]--;
 533
 534         io_u->verify_offset = io_u->offset;
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 539                              unsigned long long buflen)
 540 {
 541         struct fio_file *f = io_u->file;
 542
 543         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 544 }
 545
 546 static unsigned long long get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 547                                     bool is_random)
 548 {
 549         int ddir = io_u->ddir;
 550         unsigned long long buflen = 0;
 551         unsigned long long minbs, maxbs;
 552         uint64_t frand_max, r;
 553         bool power_2;
 554
 555         assert(ddir_rw(ddir));
 556
 557         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_WRITE) {
 558                 struct fio_file *f = io_u->file;
 559
 560                 return f->last_pos[DDIR_TRIM] - f->last_start[DDIR_TRIM];
 561         }
 562
 563         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 564                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE : DDIR_READ;
 565
 566         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 567         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 568
 569         if (minbs == maxbs)
 570                 return minbs;
 571
 572         /*
 573          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 574          */
 575         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 576                 return 0;
 577
 578         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state[ddir]);
 579         do {
 580                 r = __rand(&td->bsrange_state[ddir]);
 581
 582                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 583                         buflen = minbs + (unsigned long long) ((double) maxbs *
 584                                         (r / (frand_max + 1.0)));
 585                 } else {
 586                         long long perc = 0;
 587                         unsigned int i;
 588
 589                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 590                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 591
 592                                 if (!bsp->perc)
 593                                         continue;
 594                                 buflen = bsp->bs;
 595                                 perc += bsp->perc;
 596                                 if ((r / perc <= frand_max / 100ULL) &&
 597                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 598                                         break;
 599                         }
 600                 }
 601
 602                 power_2 = is_power_of_2(minbs);
 603                 if (!td->o.bs_unaligned && power_2)
 604                         buflen &= ~(minbs - 1);
 605                 else if (!td->o.bs_unaligned && !power_2)
 606                         buflen -= buflen % minbs;
 607                 if (buflen > maxbs)
 608                         buflen = maxbs;
 609         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 610
 611         return buflen;
 612 }
 613
 614 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 615 {
 616         unsigned int diff;
 617
 618         /*
 619          * we do time or byte based switch. this is needed because
 620          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 621          * whereas reads do not.
 622          */
 623         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 624         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 625 }
 626
 627 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 628 {
 629         unsigned int v;
 630
 631         v = rand_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 632
 633         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 634                 return DDIR_READ;
 635
 636         return DDIR_WRITE;
 637 }
 638
 639 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 640 {
 641         int ret = 0, completed = 0, err = 0;
 642
 643         /*
 644          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 645          * not to skew our latency numbers.
 646          *
 647          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 648          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 649          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 650          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 651          */
 652         if (td->io_u_queued || td->cur_depth)
 653                 td_io_commit(td);
 654
 655         while (td->io_u_in_flight) {
 656                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 657                 if (ret > 0)
 658                         completed += ret;
 659                 else if (ret < 0)
 660                         err = ret;
 661         }
 662
 663         if (td->flags & TD_F_REGROW_LOGS)
 664                 regrow_logs(td);
 665
 666         if (completed)
 667                 return completed;
 668
 669         return err;
 670 }
 671
 672 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 673 {
 674         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 675         uint64_t usec;
 676         uint64_t now;
 677
 678         assert(ddir_rw(ddir));
 679         now = utime_since_now(&td->epoch);
 680
 681         /*
 682          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
 683          */
 684         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
 685                 return ddir;
 686
 687         /*
 688          * We are ahead of rate in this direction. See if we
 689          * should switch.
 690          */
 691         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 692                 /*
 693                  * Other direction is behind rate, switch
 694                  */
 695                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
 696                         return odir;
 697
 698                 /*
 699                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min,
 700                  * switch if necessary
 701                  */
 702                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
 703                     td->rate_next_io_time[odir]) {
 704                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 705                 } else {
 706                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
 707                         ddir = odir;
 708                 }
 709         } else
 710                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 711
 712         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 713                 io_u_quiesce(td);
 714
 715         if (td->o.timeout && ((usec + now) > td->o.timeout)) {
 716                 /*
 717                  * check if the usec is capable of taking negative values
 718                  */
 719                 if (now > td->o.timeout) {
 720                         ddir = DDIR_TIMEOUT;
 721                         return ddir;
 722                 }
 723                 usec = td->o.timeout - now;
 724         }
 725         usec_sleep(td, usec);
 726
 727         now = utime_since_now(&td->epoch);
 728         if ((td->o.timeout && (now > td->o.timeout)) || td->terminate)
 729                 ddir = DDIR_TIMEOUT;
 730
 731         return ddir;
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 736  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 737  * necessary.
 738  */
 739 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 740 {
 741         enum fio_ddir ddir;
 742
 743         /*
 744          * See if it's time to fsync/fdatasync/sync_file_range first,
 745          * and if not then move on to check regular I/Os.
 746          */
 747         if (should_fsync(td)) {
 748                 if (td->o.fsync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 749                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks))
 750                         return DDIR_SYNC;
 751
 752                 if (td->o.fdatasync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 753                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks))
 754                         return DDIR_DATASYNC;
 755
 756                 if (td->sync_file_range_nr && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 757                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr))
 758                         return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 759         }
 760
 761         if (td_rw(td)) {
 762                 /*
 763                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 764                  */
 765                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 766                         /*
 767                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 768                          * one data direction, to avoid overflowing the
 769                          * ranges too much
 770                          */
 771                         ddir = get_rand_ddir(td);
 772
 773                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 774                                 set_rwmix_bytes(td);
 775
 776                         td->rwmix_ddir = ddir;
 777                 }
 778                 ddir = td->rwmix_ddir;
 779         } else if (td_read(td))
 780                 ddir = DDIR_READ;
 781         else if (td_write(td))
 782                 ddir = DDIR_WRITE;
 783         else if (td_trim(td))
 784                 ddir = DDIR_TRIM;
 785         else
 786                 ddir = DDIR_INVAL;
 787
 788         if (!should_check_rate(td)) {
 789                 /*
 790                  * avoid time-consuming call to utime_since_now() if rate checking
 791                  * isn't being used. this imrpoves IOPs 50%. See:
 792                  * https://github.com/axboe/fio/issues/1501#issuecomment-1418327049
 793                  */
 794                 td->rwmix_ddir = ddir;
 795         } else
 796                 td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 797         return td->rwmix_ddir;
 798 }
 799
 800 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 801 {
 802         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 803
 804         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD)
 805                 ddir = zbd_adjust_ddir(td, io_u, ddir);
 806
 807         if (td_trimwrite(td)) {
 808                 struct fio_file *f = io_u->file;
 809                 if (f->last_start[DDIR_WRITE] == f->last_start[DDIR_TRIM])
 810                         ddir = DDIR_TRIM;
 811                 else
 812                         ddir = DDIR_WRITE;
 813         }
 814
 815         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 816
 817         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && td_ioengine_flagged(td, FIO_BARRIER) &&
 818             td->o.barrier_blocks &&
 819            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 820              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 821                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BARRIER);
 822 }
 823
 824 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 825 {
 826         unsigned int ret = put_file(td, f);
 827
 828         if (ret)
 829                 td_verror(td, ret, "file close");
 830 }
 831
 832 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 833 {
 834         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 835
 836         zbd_put_io_u(td, io_u);
 837
 838         if (td->parent)
 839                 td = td->parent;
 840
 841         if (needs_lock)
 842                 __td_io_u_lock(td);
 843
 844         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 845                 put_file_log(td, io_u->file);
 846
 847         io_u->file = NULL;
 848         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_FREE);
 849
 850         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 851                 td->cur_depth--;
 852                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 853         }
 854         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 855         td_io_u_free_notify(td);
 856
 857         if (needs_lock)
 858                 __td_io_u_unlock(td);
 859 }
 860
 861 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 862 {
 863         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 864         put_io_u(td, io_u);
 865 }
 866
 867 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 868 {
 869         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 870         struct io_u *__io_u = *io_u;
 871         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 872
 873         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 874
 875         if (td->parent)
 876                 td = td->parent;
 877
 878         if (needs_lock)
 879                 __td_io_u_lock(td);
 880
 881         io_u_set(td, __io_u, IO_U_F_FREE);
 882         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 883                 td->io_issues[ddir]--;
 884
 885         io_u_clear(td, __io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 886         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 887                 td->cur_depth--;
 888                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 889         }
 890
 891         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 892         td_io_u_free_notify(td);
 893
 894         if (needs_lock)
 895                 __td_io_u_unlock(td);
 896
 897         *io_u = NULL;
 898 }
 899
 900 static void setup_strided_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 901 {
 902         struct fio_file *f = io_u->file;
 903
 904         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED);
 905         assert(td->o.zone_size);
 906         assert(td->o.zone_range);
 907
 908         /*
 909          * See if it's time to switch to a new zone
 910          */
 911         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 912                 td->zone_bytes = 0;
 913                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 914
 915                 /*
 916                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 917                  */
 918                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 919                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
 920
 921                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 922                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 923         }
 924
 925         /*
 926          * If zone_size > zone_range, then maintain the same zone until
 927          * zone_bytes >= zone_size.
 928          */
 929         if (f->last_pos[io_u->ddir] >= (f->file_offset + td->o.zone_range)) {
 930                 dprint(FD_IO, "io_u maintain zone offset=%" PRIu64 "/last_pos=%" PRIu64 "\n",
 931                                 f->file_offset, f->last_pos[io_u->ddir]);
 932                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 933         }
 934
 935         /*
 936          * For random: if 'norandommap' is not set and zone_size > zone_range,
 937          * map needs to be reset as it's done with zone_range everytime.
 938          */
 939         if ((td->zone_bytes % td->o.zone_range) == 0)
 940                 fio_file_reset(td, f);
 941 }
 942
 943 static int fill_multi_range_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 944 {
 945         bool is_random;
 946         uint64_t buflen, i = 0;
 947         struct trim_range *range;
 948         struct fio_file *f = io_u->file;
 949         uint8_t *buf;
 950
 951         buf = io_u->buf;
 952         buflen = 0;
 953
 954         while (i < td->o.num_range) {
 955                 range = (struct trim_range *)buf;
 956                 if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 957                         dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n",
 958                                io_u);
 959                         break;
 960                 }
 961
 962                 io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 963                 if (!io_u->buflen) {
 964                         dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 965                         break;
 966                 }
 967
 968                 if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 969                         dprint(FD_IO, "io_u %p, off=0x%llx + len=0x%llx exceeds file size=0x%llx\n",
 970                                io_u,
 971                                (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 972                                (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 973                         break;
 974                 }
 975
 976                 range->start = io_u->offset;
 977                 range->len = io_u->buflen;
 978                 buflen += io_u->buflen;
 979                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
 980                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + range->len;
 981
 982                 buf += sizeof(struct trim_range);
 983                 i++;
 984
 985                 if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 986                         mark_random_map(td, io_u, io_u->offset, io_u->buflen);
 987                 dprint_io_u(io_u, "fill");
 988         }
 989         if (buflen) {
 990                 /*
 991                  * Set buffer length as overall trim length for this IO, and
 992                  * tell the ioengine about the number of ranges to be trimmed.
 993                  */
 994                 io_u->buflen = buflen;
 995                 io_u->number_trim = i;
 996                 return 0;
 997         }
 998
 999         return 1;
1000 }
1001
1002 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1003 {
1004         bool is_random;
1005         uint64_t offset;
1006         enum io_u_action ret;
1007
1008         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO))
1009                 goto out;
1010
1011         set_rw_ddir(td, io_u);
1012
1013         if (io_u->ddir == DDIR_INVAL || io_u->ddir == DDIR_TIMEOUT) {
1014                 dprint(FD_IO, "invalid direction received ddir = %d", io_u->ddir);
1015                 return 1;
1016         }
1017         /*
1018          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
1019          */
1020         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
1021                 goto out;
1022
1023         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED)
1024                 setup_strided_zone_mode(td, io_u);
1025         else if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD)
1026                 setup_zbd_zone_mode(td, io_u);
1027
1028         if (multi_range_trim(td, io_u)) {
1029                 if (fill_multi_range_io_u(td, io_u))
1030                         return 1;
1031         } else {
1032                 /*
1033                  * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
1034                  * position.
1035                  */
1036                 if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
1037                         dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
1038                         return 1;
1039                 }
1040
1041                 io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
1042                 if (!io_u->buflen) {
1043                         dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
1044                         return 1;
1045                 }
1046         }
1047         offset = io_u->offset;
1048
1049         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD) {
1050                 ret = zbd_adjust_block(td, io_u);
1051                 if (ret == io_u_eof) {
1052                         dprint(FD_IO, "zbd_adjust_block() returned io_u_eof\n");
1053                         return 1;
1054                 }
1055         }
1056
1057         if (td->o.fdp)
1058                 fdp_fill_dspec_data(td, io_u);
1059
1060         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
1061                 dprint(FD_IO, "io_u %p, off=0x%llx + len=0x%llx exceeds file size=0x%llx\n",
1062                         io_u,
1063                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
1064                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
1065                 return 1;
1066         }
1067
1068         /*
1069          * mark entry before potentially trimming io_u
1070          */
1071         if (!multi_range_trim(td, io_u) && td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
1072                 io_u->buflen = mark_random_map(td, io_u, offset, io_u->buflen);
1073
1074 out:
1075         if (!multi_range_trim(td, io_u))
1076                 dprint_io_u(io_u, "fill");
1077         io_u->verify_offset = io_u->offset;
1078         td->zone_bytes += io_u->buflen;
1079         return 0;
1080 }
1081
1082 static void __io_u_mark_map(uint64_t *map, unsigned int nr)
1083 {
1084         int idx = 0;
1085
1086         switch (nr) {
1087         default:
1088                 idx = 6;
1089                 break;
1090         case 33 ... 64:
1091                 idx = 5;
1092                 break;
1093         case 17 ... 32:
1094                 idx = 4;
1095                 break;
1096         case 9 ... 16:
1097                 idx = 3;
1098                 break;
1099         case 5 ... 8:
1100                 idx = 2;
1101                 break;
1102         case 1 ... 4:
1103                 idx = 1;
1104                 fio_fallthrough;
1105         case 0:
1106                 break;
1107         }
1108
1109         map[idx]++;
1110 }
1111
1112 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1113 {
1114         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
1115         td->ts.total_submit++;
1116 }
1117
1118 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1119 {
1120         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
1121         td->ts.total_complete++;
1122 }
1123
1124 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1125 {
1126         int idx = 0;
1127
1128         switch (td->cur_depth) {
1129         default:
1130                 idx = 6;
1131                 break;
1132         case 32 ... 63:
1133                 idx = 5;
1134                 break;
1135         case 16 ... 31:
1136                 idx = 4;
1137                 break;
1138         case 8 ... 15:
1139                 idx = 3;
1140                 break;
1141         case 4 ... 7:
1142                 idx = 2;
1143                 break;
1144         case 2 ... 3:
1145                 idx = 1;
1146                 fio_fallthrough;
1147         case 1:
1148                 break;
1149         }
1150
1151         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
1152 }
1153
1154 static void io_u_mark_lat_nsec(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1155 {
1156         int idx = 0;
1157
1158         assert(nsec < 1000);
1159
1160         switch (nsec) {
1161         case 750 ... 999:
1162                 idx = 9;
1163                 break;
1164         case 500 ... 749:
1165                 idx = 8;
1166                 break;
1167         case 250 ... 499:
1168                 idx = 7;
1169                 break;
1170         case 100 ... 249:
1171                 idx = 6;
1172                 break;
1173         case 50 ... 99:
1174                 idx = 5;
1175                 break;
1176         case 20 ... 49:
1177                 idx = 4;
1178                 break;
1179         case 10 ... 19:
1180                 idx = 3;
1181                 break;
1182         case 4 ... 9:
1183                 idx = 2;
1184                 break;
1185         case 2 ... 3:
1186                 idx = 1;
1187                 fio_fallthrough;
1188         case 0 ... 1:
1189                 break;
1190         }
1191
1192         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_N_NR);
1193         td->ts.io_u_lat_n[idx]++;
1194 }
1195
1196 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long long usec)
1197 {
1198         int idx = 0;
1199
1200         assert(usec < 1000 && usec >= 1);
1201
1202         switch (usec) {
1203         case 750 ... 999:
1204                 idx = 9;
1205                 break;
1206         case 500 ... 749:
1207                 idx = 8;
1208                 break;
1209         case 250 ... 499:
1210                 idx = 7;
1211                 break;
1212         case 100 ... 249:
1213                 idx = 6;
1214                 break;
1215         case 50 ... 99:
1216                 idx = 5;
1217                 break;
1218         case 20 ... 49:
1219                 idx = 4;
1220                 break;
1221         case 10 ... 19:
1222                 idx = 3;
1223                 break;
1224         case 4 ... 9:
1225                 idx = 2;
1226                 break;
1227         case 2 ... 3:
1228                 idx = 1;
1229                 fio_fallthrough;
1230         case 0 ... 1:
1231                 break;
1232         }
1233
1234         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1235         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1236 }
1237
1238 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long long msec)
1239 {
1240         int idx = 0;
1241
1242         assert(msec >= 1);
1243
1244         switch (msec) {
1245         default:
1246                 idx = 11;
1247                 break;
1248         case 1000 ... 1999:
1249                 idx = 10;
1250                 break;
1251         case 750 ... 999:
1252                 idx = 9;
1253                 break;
1254         case 500 ... 749:
1255                 idx = 8;
1256                 break;
1257         case 250 ... 499:
1258                 idx = 7;
1259                 break;
1260         case 100 ... 249:
1261                 idx = 6;
1262                 break;
1263         case 50 ... 99:
1264                 idx = 5;
1265                 break;
1266         case 20 ... 49:
1267                 idx = 4;
1268                 break;
1269         case 10 ... 19:
1270                 idx = 3;
1271                 break;
1272         case 4 ... 9:
1273                 idx = 2;
1274                 break;
1275         case 2 ... 3:
1276                 idx = 1;
1277                 fio_fallthrough;
1278         case 0 ... 1:
1279                 break;
1280         }
1281
1282         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1283         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1284 }
1285
1286 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1287 {
1288         if (nsec < 1000)
1289                 io_u_mark_lat_nsec(td, nsec);
1290         else if (nsec < 1000000)
1291                 io_u_mark_lat_usec(td, nsec / 1000);
1292         else
1293                 io_u_mark_lat_msec(td, nsec / 1000000);
1294 }
1295
1296 static unsigned int __get_next_fileno_rand(struct thread_data *td)
1297 {
1298         unsigned long fileno;
1299
1300         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RANDOM) {
1301                 uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1302                 unsigned long r;
1303
1304                 r = __rand(&td->next_file_state);
1305                 return (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1306                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1307         }
1308
1309         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_ZIPF)
1310                 fileno = zipf_next(&td->next_file_zipf);
1311         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_PARETO)
1312                 fileno = pareto_next(&td->next_file_zipf);
1313         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_GAUSS)
1314                 fileno = gauss_next(&td->next_file_gauss);
1315         else {
1316                 log_err("fio: bad file service type: %d\n", td->o.file_service_type);
1317                 assert(0);
1318                 return 0;
1319         }
1320
1321         return fileno >> FIO_FSERVICE_SHIFT;
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Get next file to service by choosing one at random
1326  */
1327 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1328                                            enum fio_file_flags goodf,
1329                                            enum fio_file_flags badf)
1330 {
1331         struct fio_file *f;
1332         int fno;
1333
1334         do {
1335                 int opened = 0;
1336
1337                 fno = __get_next_fileno_rand(td);
1338
1339                 f = td->files[fno];
1340                 if (fio_file_done(f))
1341                         continue;
1342
1343                 if (!fio_file_open(f)) {
1344                         int err;
1345
1346                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1347                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1348
1349                         err = td_io_open_file(td, f);
1350                         if (err)
1351                                 continue;
1352                         opened = 1;
1353                 }
1354
1355                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1356                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1357                         return f;
1358                 }
1359                 if (opened)
1360                         td_io_close_file(td, f);
1361         } while (1);
1362 }
1363
1364 /*
1365  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1366  */
1367 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1368                                          int badf)
1369 {
1370         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1371         struct fio_file *f;
1372
1373         do {
1374                 int opened = 0;
1375
1376                 f = td->files[td->next_file];
1377
1378                 td->next_file++;
1379                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1380                         td->next_file = 0;
1381
1382                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1383                 if (fio_file_done(f)) {
1384                         f = NULL;
1385                         continue;
1386                 }
1387
1388                 if (!fio_file_open(f)) {
1389                         int err;
1390
1391                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1392                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1393
1394                         err = td_io_open_file(td, f);
1395                         if (err) {
1396                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1397                                         err, f->file_name);
1398                                 f = NULL;
1399                                 continue;
1400                         }
1401                         opened = 1;
1402                 }
1403
1404                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1405                                                                 f->flags);
1406                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1407                         break;
1408
1409                 if (opened)
1410                         td_io_close_file(td, f);
1411
1412                 f = NULL;
1413         } while (td->next_file != old_next_file);
1414
1415         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1416         return f;
1417 }
1418
1419 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1420 {
1421         struct fio_file *f;
1422
1423         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1424
1425         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1426                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1427                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1428                                                   td->nr_done_files,
1429                                                   td->o.nr_files);
1430                 return NULL;
1431         }
1432
1433         f = td->file_service_file;
1434         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1435                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1436                         goto out;
1437                 if (td->file_service_left) {
1438                         td->file_service_left--;
1439                         goto out;
1440                 }
1441         }
1442
1443         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1444             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1445                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1446         else
1447                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1448
1449         if (IS_ERR(f))
1450                 return f;
1451
1452         td->file_service_file = f;
1453         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1454 out:
1455         if (f)
1456                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1457         else
1458                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1459         return f;
1460 }
1461
1462 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1463 {
1464         return __get_next_file(td);
1465 }
1466
1467 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1468 {
1469         struct fio_file *f;
1470
1471         do {
1472                 f = get_next_file(td);
1473                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1474                         return PTR_ERR(f);
1475
1476                 io_u->file = f;
1477                 get_file(f);
1478
1479                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1480                         break;
1481
1482                 zbd_put_io_u(td, io_u);
1483
1484                 put_file_log(td, f);
1485                 td_io_close_file(td, f);
1486                 io_u->file = NULL;
1487
1488                 if (io_u->ddir == DDIR_TIMEOUT)
1489                         return 1;
1490
1491                 if (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)
1492                         fio_file_reset(td, f);
1493                 else {
1494                         fio_file_set_done(f);
1495                         td->nr_done_files++;
1496                         dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1497                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1498                 }
1499         } while (1);
1500
1501         return 0;
1502 }
1503
1504 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, struct io_completion_data *icd,
1505                       unsigned long long tnsec, unsigned long long max_nsec)
1506 {
1507         if (!td->error) {
1508                 log_err("fio: latency of %llu nsec exceeds specified max (%llu nsec): %s %s %llu %llu\n",
1509                                         tnsec, max_nsec,
1510                                         io_u->file->file_name,
1511                                         io_ddir_name(io_u->ddir),
1512                                         io_u->offset, io_u->buflen);
1513         }
1514         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1515         icd->error = ETIMEDOUT;
1516 }
1517
1518 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1519 {
1520         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1521         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1522         td->latency_failed = 0;
1523 }
1524
1525 /*
1526  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1527  * are at QD=1, then it's time to give up.
1528  */
1529 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1530 {
1531         if (td->latency_qd == 1)
1532                 return true;
1533
1534         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1535
1536         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1537                 td->latency_qd_low--;
1538
1539         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1540         td->latency_stable_count = 0;
1541
1542         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1543
1544         /*
1545          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1546          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1547          */
1548         io_u_quiesce(td);
1549         lat_new_cycle(td);
1550         return false;
1551 }
1552
1553 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1554 {
1555         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1556                 return __lat_target_failed(td);
1557
1558         td->latency_failed++;
1559         return false;
1560 }
1561
1562 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1563 {
1564         td->latency_end_run = 0;
1565
1566         if (td->o.latency_target) {
1567                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1568                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1569                 td->latency_qd = 1;
1570                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1571                 td->latency_qd_low = 1;
1572                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1573         } else
1574                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1575 }
1576
1577 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1578 {
1579         if (!td->latency_end_run)
1580                 lat_target_init(td);
1581 }
1582
1583 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1584 {
1585         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1586         struct thread_options *o = &td->o;
1587
1588         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1589
1590         if (td->latency_qd + 1 == td->latency_qd_high) {
1591                 /*
1592                  * latency_qd will not incease on lat_target_success(), so
1593                  * called stable. If we stick with this queue depth, the
1594                  * final latency is likely lower than latency_target. Fix
1595                  * this by increasing latency_qd_high slowly. Use a naive
1596                  * heuristic here. If we get lat_target_success() 3 times
1597                  * in a row, increase latency_qd_high by 1.
1598                  */
1599                 if (++td->latency_stable_count >= 3) {
1600                         td->latency_qd_high++;
1601                         td->latency_stable_count = 0;
1602                 }
1603         }
1604
1605         /*
1606          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1607          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1608          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1609          */
1610         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1611                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1612         else
1613                 td->latency_qd *= 2;
1614
1615         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1616                 td->latency_qd = o->iodepth;
1617
1618         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1619
1620         /*
1621          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1622          * we get only the results from the targeted depth.
1623          */
1624         if (!o->latency_run && td->latency_qd == qd) {
1625                 if (td->latency_end_run) {
1626                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1627                         td->done = 1;
1628                 } else {
1629                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1630                         io_u_quiesce(td);
1631                         td->latency_end_run = 1;
1632                         reset_all_stats(td);
1633                         reset_io_stats(td);
1634                 }
1635         }
1636
1637         lat_new_cycle(td);
1638 }
1639
1640 /*
1641  * Check if we can bump the queue depth
1642  */
1643 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1644 {
1645         uint64_t usec_window;
1646         uint64_t ios;
1647         double success_ios;
1648
1649         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1650         if (usec_window < td->o.latency_window)
1651                 return;
1652
1653         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1654         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1655         success_ios *= 100.0;
1656
1657         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1658
1659         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1660                 lat_target_success(td);
1661         else
1662                 __lat_target_failed(td);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1667  * using the full queue depth available.
1668  */
1669 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1670 {
1671         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1672
1673         if (qempty)
1674                 return true;
1675         if (!td->o.latency_target)
1676                 return false;
1677
1678         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1679 }
1680
1681 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1682 {
1683         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
1684         struct io_u *io_u = NULL;
1685
1686         if (td->stop_io)
1687                 return NULL;
1688
1689         if (needs_lock)
1690                 __td_io_u_lock(td);
1691
1692 again:
1693         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues)) {
1694                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1695                 io_u->resid = 0;
1696         } else if (!queue_full(td)) {
1697                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1698
1699                 io_u->file = NULL;
1700                 io_u->buflen = 0;
1701                 io_u->resid = 0;
1702                 io_u->end_io = NULL;
1703         }
1704
1705         if (io_u) {
1706                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1707                 io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1708                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1709                                  IO_U_F_VER_LIST);
1710
1711                 io_u->error = 0;
1712                 io_u->acct_ddir = -1;
1713                 td->cur_depth++;
1714                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1715                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1716                 io_u->ipo = NULL;
1717         } else if (td_async_processing(td)) {
1718                 int ret;
1719                 /*
1720                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1721                  * return one
1722                  */
1723                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1724                 ret = pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1725                 if (fio_unlikely(ret != 0)) {
1726                         td->error = errno;
1727                 } else if (!td->error)
1728                         goto again;
1729         }
1730
1731         if (needs_lock)
1732                 __td_io_u_unlock(td);
1733
1734         return io_u;
1735 }
1736
1737 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1738 {
1739         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1740                 return false;
1741         if (!td->trim_entries)
1742                 return false;
1743
1744         if (td->trim_batch) {
1745                 td->trim_batch--;
1746                 if (get_next_trim(td, io_u))
1747                         return true;
1748         } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1749                      td->last_ddir != DDIR_READ) {
1750                 td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1751                 if (!td->trim_batch)
1752                         td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1753                 if (get_next_trim(td, io_u))
1754                         return true;
1755         }
1756
1757         return false;
1758 }
1759
1760 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1761 {
1762         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1763                 return false;
1764
1765         if (td->io_hist_len) {
1766                 int get_verify = 0;
1767
1768                 if (td->verify_batch)
1769                         get_verify = 1;
1770                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1771                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1772                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1773                         if (!td->verify_batch)
1774                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1775                         get_verify = 1;
1776                 }
1777
1778                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1779                         td->verify_batch--;
1780                         return true;
1781                 }
1782         }
1783
1784         return false;
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1789  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1790  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1791  * we can expect from a device.
1792  */
1793 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1794 {
1795         unsigned long long i, nr_blocks = io_u->buflen >> 9;
1796         unsigned int offset;
1797         uint64_t boffset, *iptr;
1798         char *p;
1799
1800         if (!nr_blocks)
1801                 return;
1802
1803         p = io_u->xfer_buf;
1804         boffset = io_u->offset;
1805
1806         if (io_u->buf_filled_len)
1807                 io_u->buf_filled_len = 0;
1808
1809         /*
1810          * Generate random index between 0..7. We do chunks of 512b, if
1811          * we assume a cacheline is 64 bytes, then we have 8 of those.
1812          * Scramble content within the blocks in the same cacheline to
1813          * speed things up.
1814          */
1815         offset = (io_u->start_time.tv_nsec ^ boffset) & 7;
1816
1817         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1818                 /*
1819                  * Fill offset into start of cacheline, time into end
1820                  * of cacheline
1821                  */
1822                 iptr = (void *) p + (offset << 6);
1823                 *iptr = boffset;
1824
1825                 iptr = (void *) p + 64 - 2 * sizeof(uint64_t);
1826                 iptr[0] = io_u->start_time.tv_sec;
1827                 iptr[1] = io_u->start_time.tv_nsec;
1828
1829                 p += 512;
1830                 boffset += 512;
1831         }
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1836  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped, populated and submitted.
1837  */
1838 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1839 {
1840         struct fio_file *f;
1841         struct io_u *io_u;
1842         int do_scramble = 0;
1843         long ret = 0;
1844
1845         io_u = __get_io_u(td);
1846         if (!io_u) {
1847                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1848                 return NULL;
1849         }
1850
1851         if (check_get_verify(td, io_u))
1852                 goto out;
1853         if (check_get_trim(td, io_u))
1854                 goto out;
1855
1856         /*
1857          * from a requeue, io_u already setup
1858          */
1859         if (io_u->file)
1860                 goto out;
1861
1862         /*
1863          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1864          */
1865         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1866                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1867                         goto err_put;
1868         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1869                 ret = -EBUSY;
1870                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1871                 goto err_put;
1872         }
1873
1874         f = io_u->file;
1875         if (!f) {
1876                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1877                 goto err_put;
1878         }
1879
1880         assert(fio_file_open(f));
1881
1882         if (ddir_rw(io_u->ddir) && !multi_range_trim(td, io_u)) {
1883                 if (!io_u->buflen && !td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO)) {
1884                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1885                         goto err_put;
1886                 }
1887
1888                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1889                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1890
1891                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1892                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1893                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1894                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1895                                         io_u->buflen);
1896                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1897                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS) &&
1898                                    !(td->flags & TD_F_DO_VERIFY)) {
1899                                 do_scramble = 1;
1900                         }
1901                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1902                         /*
1903                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1904                          * buffer is used for writes it is refilled.
1905                          */
1906                         io_u->buf_filled_len = 0;
1907                 }
1908         }
1909
1910         /*
1911          * Set io data pointers.
1912          */
1913         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1914         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1915
1916         /*
1917          * Remember the issuing context priority. The IO engine may change this.
1918          */
1919         io_u->ioprio = td->ioprio;
1920         io_u->clat_prio_index = 0;
1921 out:
1922         assert(io_u->file);
1923         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1924                 if (!td->o.disable_lat)
1925                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1926
1927                 if (do_scramble)
1928                         small_content_scramble(io_u);
1929
1930                 return io_u;
1931         }
1932 err_put:
1933         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1934         put_io_u(td, io_u);
1935         return ERR_PTR(ret);
1936 }
1937
1938 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1939 {
1940         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1941
1942         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1943                 return;
1944
1945         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%llu\n",
1946                 io_u->file ? " on file " : "",
1947                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1948                 strerror(io_u->error),
1949                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1950                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1951
1952         zbd_log_err(td, io_u);
1953
1954         if (td->io_ops->errdetails) {
1955                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1956
1957                 log_err("fio: %s\n", err);
1958                 free(err);
1959         }
1960
1961         if (!td->error)
1962                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1963 }
1964
1965 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1966 {
1967         __io_u_log_error(td, io_u);
1968         if (td->parent)
1969                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1970 }
1971
1972 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1973 {
1974         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1975                         || td->o.gtod_reduce;
1976 }
1977
1978 static void trim_block_info(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1979 {
1980         uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1981
1982         if (BLOCK_INFO_STATE(*info) >= BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE)
1983                 return;
1984
1985         *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED, BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1986 }
1987
1988 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1989                                   struct io_completion_data *icd,
1990                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1991 {
1992         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1993         unsigned long long llnsec = 0;
1994
1995         if (td->parent)
1996                 td = td->parent;
1997
1998         if (!td->o.stats || td_ioengine_flagged(td, FIO_NOSTATS))
1999                 return;
2000
2001         if (no_reduce)
2002                 llnsec = ntime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
2003
2004         if (!td->o.disable_lat) {
2005                 unsigned long long tnsec;
2006
2007                 tnsec = ntime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
2008                 add_lat_sample(td, idx, tnsec, bytes, io_u->offset,
2009                                io_u->ioprio, io_u->clat_prio_index);
2010
2011                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
2012                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
2013
2014                         if (ops->io_u_lat)
2015                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tnsec);
2016                 }
2017
2018                 if (ddir_rw(idx)) {
2019                         if (td->o.max_latency[idx] && tnsec > td->o.max_latency[idx])
2020                                 lat_fatal(td, io_u, icd, tnsec, td->o.max_latency[idx]);
2021                         if (td->o.latency_target && tnsec > td->o.latency_target) {
2022                                 if (lat_target_failed(td))
2023                                         lat_fatal(td, io_u, icd, tnsec, td->o.latency_target);
2024                         }
2025                 }
2026         }
2027
2028         if (ddir_rw(idx)) {
2029                 if (!td->o.disable_clat) {
2030                         add_clat_sample(td, idx, llnsec, bytes, io_u->offset,
2031                                         io_u->ioprio, io_u->clat_prio_index);
2032                         io_u_mark_latency(td, llnsec);
2033                 }
2034
2035                 if (!td->o.disable_bw && per_unit_log(td->bw_log))
2036                         add_bw_sample(td, io_u, bytes, llnsec);
2037
2038                 if (no_reduce && per_unit_log(td->iops_log))
2039                         add_iops_sample(td, io_u, bytes);
2040         } else if (ddir_sync(idx) && !td->o.disable_clat)
2041                 add_sync_clat_sample(&td->ts, llnsec);
2042
2043         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM)
2044                 trim_block_info(td, io_u);
2045 }
2046
2047 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
2048                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
2049 {
2050         int idx;
2051
2052         if (!f)
2053                 return;
2054
2055         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
2056                 f->first_write = offset;
2057         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
2058                 f->last_write = offset + bytes;
2059
2060         if (!f->last_write_comp)
2061                 return;
2062
2063         idx = f->last_write_idx++;
2064         f->last_write_comp[idx] = offset;
2065         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
2066                 f->last_write_idx = 0;
2067 }
2068
2069 static bool should_account(struct thread_data *td)
2070 {
2071         return ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
2072                                            td->runstate == TD_VERIFYING);
2073 }
2074
2075 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
2076                          struct io_completion_data *icd)
2077 {
2078         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
2079         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
2080         struct fio_file *f = io_u->file;
2081
2082         dprint_io_u(io_u, "complete");
2083
2084         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
2085         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK | IO_U_F_PATTERN_DONE);
2086
2087         /*
2088          * Mark IO ok to verify
2089          */
2090         if (io_u->ipo) {
2091                 /*
2092                  * Remove errored entry from the verification list
2093                  */
2094                 if (io_u->error)
2095                         unlog_io_piece(td, io_u);
2096                 else {
2097                         atomic_store_release(&io_u->ipo->flags,
2098                                         io_u->ipo->flags & ~IP_F_IN_FLIGHT);
2099                 }
2100         }
2101
2102         if (ddir_sync(ddir)) {
2103                 if (io_u->error)
2104                         goto error;
2105                 td->last_was_sync = true;
2106                 if (f) {
2107                         f->first_write = -1ULL;
2108                         f->last_write = -1ULL;
2109                 }
2110                 if (should_account(td))
2111                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, io_u->buflen);
2112                 return;
2113         }
2114
2115         td->last_was_sync = false;
2116         td->last_ddir = ddir;
2117
2118         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
2119                 unsigned long long bytes = io_u->xfer_buflen - io_u->resid;
2120                 int ret;
2121
2122                 /*
2123                  * Make sure we notice short IO from here, and requeue them
2124                  * appropriately!
2125                  */
2126                 if (bytes && io_u->resid) {
2127                         io_u->xfer_buflen = io_u->resid;
2128                         io_u->xfer_buf += bytes;
2129                         io_u->offset += bytes;
2130                         td->ts.short_io_u[io_u->ddir]++;
2131                         if (io_u->offset < io_u->file->real_file_size) {
2132                                 requeue_io_u(td, io_u_ptr);
2133                                 return;
2134                         }
2135                 }
2136
2137                 td->io_blocks[ddir]++;
2138                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
2139
2140                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST)) {
2141                         td->this_io_blocks[ddir]++;
2142                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
2143                 }
2144
2145                 if (ddir == DDIR_WRITE)
2146                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
2147
2148                 if (should_account(td))
2149                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
2150
2151                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
2152
2153                 if (io_u->end_io) {
2154                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
2155                         io_u = *io_u_ptr;
2156                         if (ret && !icd->error)
2157                                 icd->error = ret;
2158                 }
2159         } else if (io_u->error) {
2160 error:
2161                 icd->error = io_u->error;
2162                 io_u_log_error(td, io_u);
2163         }
2164         if (icd->error) {
2165                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
2166
2167                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
2168                         return;
2169
2170                 /*
2171                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
2172                  * and clear all the errors.
2173                  */
2174                 update_error_count(td, icd->error);
2175                 td_clear_error(td);
2176                 icd->error = 0;
2177                 if (io_u)
2178                         io_u->error = 0;
2179         }
2180 }
2181
2182 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
2183                      int nr)
2184 {
2185         int ddir;
2186
2187         if (!gtod_reduce(td))
2188                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
2189
2190         icd->nr = nr;
2191
2192         icd->error = 0;
2193         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2194                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
2195 }
2196
2197 static void ios_completed(struct thread_data *td,
2198                           struct io_completion_data *icd)
2199 {
2200         struct io_u *io_u;
2201         int i;
2202
2203         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
2204                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
2205
2206                 io_completed(td, &io_u, icd);
2207
2208                 if (io_u)
2209                         put_io_u(td, io_u);
2210         }
2211 }
2212
2213 static void io_u_update_bytes_done(struct thread_data *td,
2214                                    struct io_completion_data *icd)
2215 {
2216         int ddir;
2217
2218         if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
2219                 td->bytes_verified += icd->bytes_done[DDIR_READ];
2220                 if (td_write(td))
2221                         return;
2222         }
2223
2224         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2225                 td->bytes_done[ddir] += icd->bytes_done[ddir];
2226 }
2227
2228 /*
2229  * Complete a single io_u for the sync engines.
2230  */
2231 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2232 {
2233         struct io_completion_data icd;
2234
2235         init_icd(td, &icd, 1);
2236         io_completed(td, &io_u, &icd);
2237
2238         if (io_u)
2239                 put_io_u(td, io_u);
2240
2241         if (icd.error) {
2242                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
2243                 return -1;
2244         }
2245
2246         io_u_update_bytes_done(td, &icd);
2247
2248         return 0;
2249 }
2250
2251 /*
2252  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
2253  */
2254 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
2255 {
2256         struct io_completion_data icd;
2257         struct timespec *tvp = NULL;
2258         int ret;
2259         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
2260
2261         dprint(FD_IO, "io_u_queued_complete: min=%d\n", min_evts);
2262
2263         if (!min_evts)
2264                 tvp = &ts;
2265         else if (min_evts > td->cur_depth)
2266                 min_evts = td->cur_depth;
2267
2268         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
2269          * set incorrectly */
2270         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
2271         if (ret < 0) {
2272                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
2273                 return ret;
2274         } else if (!ret)
2275                 return ret;
2276
2277         init_icd(td, &icd, ret);
2278         ios_completed(td, &icd);
2279         if (icd.error) {
2280                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
2281                 return -1;
2282         }
2283
2284         io_u_update_bytes_done(td, &icd);
2285
2286         return ret;
2287 }
2288
2289 /*
2290  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
2291  */
2292 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2293 {
2294         if (!td->o.disable_slat && ramp_time_over(td) && td->o.stats) {
2295                 unsigned long slat_time;
2296
2297                 slat_time = ntime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
2298
2299                 if (td->parent)
2300                         td = td->parent;
2301
2302                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
2303                                 io_u->offset, io_u->ioprio);
2304         }
2305 }
2306
2307 /*
2308  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
2309  */
2310 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
2311 {
2312         unsigned int v;
2313         unsigned long long i;
2314
2315         if (!td->o.dedupe_percentage)
2316                 return &td->buf_state;
2317         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
2318                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
2319                 return &td->buf_state;
2320         }
2321
2322         v = rand_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
2323
2324         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
2325                 switch (td->o.dedupe_mode) {
2326                 case DEDUPE_MODE_REPEAT:
2327                         /*
2328                         * The caller advances the returned frand_state.
2329                         * A copy of prev should be returned instead since
2330                         * a subsequent intention to generate a deduped buffer
2331                         * might result in generating a unique one
2332                         */
2333                         frand_copy(&td->buf_state_ret, &td->buf_state_prev);
2334                         return &td->buf_state_ret;
2335                 case DEDUPE_MODE_WORKING_SET:
2336                         i = rand_between(&td->dedupe_working_set_index_state, 0, td->num_unique_pages - 1);
2337                         frand_copy(&td->buf_state_ret, &td->dedupe_working_set_states[i]);
2338                         return &td->buf_state_ret;
2339                 default:
2340                         log_err("unexpected dedupe mode %u\n", td->o.dedupe_mode);
2341                         assert(0);
2342                 }
2343
2344         return &td->buf_state;
2345 }
2346
2347 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
2348 {
2349         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
2350                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
2351         else if (rs == &td->buf_state)
2352                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
2353 }
2354
2355 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned long long min_write,
2356                     unsigned long long max_bs)
2357 {
2358         struct thread_options *o = &td->o;
2359
2360         if (o->mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
2361                 return;
2362
2363         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
2364                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
2365                 struct frand_state *rs = NULL;
2366                 unsigned long long left = max_bs;
2367                 unsigned long long this_write;
2368
2369                 do {
2370                         /*
2371                          * Buffers are either entirely dedupe-able or not.
2372                          * If we choose to dedup, the buffer should undergo
2373                          * the same manipulation as the original write. Which
2374                          * means we should retrack the steps we took for compression
2375                          * as well.
2376                          */
2377                         if (!rs)
2378                                 rs = get_buf_state(td);
2379
2380                         min_write = min(min_write, left);
2381
2382                         this_write = min_not_zero(min_write,
2383                                                 (unsigned long long) td->o.compress_chunk);
2384
2385                         fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2386                                 this_write, this_write,
2387                                 o->buffer_pattern,
2388                                 o->buffer_pattern_bytes);
2389
2390                         buf += this_write;
2391                         left -= this_write;
2392                         save_buf_state(td, rs);
2393                 } while (left);
2394         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2395                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2396         else if (o->zero_buffers)
2397                 memset(buf, 0, max_bs);
2398         else
2399                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2400 }
2401
2402 /*
2403  * "randomly" fill the buffer contents
2404  */
2405 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2406                       unsigned long long min_write, unsigned long long max_bs)
2407 {
2408         io_u->buf_filled_len = 0;
2409         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2410 }
2411
2412 static int do_sync_file_range(const struct thread_data *td,
2413                               struct fio_file *f)
2414 {
2415         uint64_t offset, nbytes;
2416
2417         offset = f->first_write;
2418         nbytes = f->last_write - f->first_write;
2419
2420         if (!nbytes)
2421                 return 0;
2422
2423         return sync_file_range(f->fd, offset, nbytes, td->o.sync_file_range);
2424 }
2425
2426 int do_io_u_sync(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2427 {
2428         int ret;
2429
2430         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
2431 #ifdef CONFIG_FCNTL_SYNC
2432                 ret = fcntl(io_u->file->fd, F_FULLFSYNC);
2433 #else
2434                 ret = fsync(io_u->file->fd);
2435 #endif
2436         } else if (io_u->ddir == DDIR_DATASYNC) {
2437 #ifdef CONFIG_FDATASYNC
2438                 ret = fdatasync(io_u->file->fd);
2439 #else
2440                 ret = io_u->xfer_buflen;
2441                 io_u->error = EINVAL;
2442 #endif
2443         } else if (io_u->ddir == DDIR_SYNC_FILE_RANGE)
2444                 ret = do_sync_file_range(td, io_u->file);
2445         else {
2446                 ret = io_u->xfer_buflen;
2447                 io_u->error = EINVAL;
2448         }
2449
2450         if (ret < 0)
2451                 io_u->error = errno;
2452
2453         return ret;
2454 }
2455
2456 int do_io_u_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2457 {
2458 #ifndef FIO_HAVE_TRIM
2459         io_u->error = EINVAL;
2460         return 0;
2461 #else
2462         struct fio_file *f = io_u->file;
2463         int ret;
2464
2465         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD) {
2466                 ret = zbd_do_io_u_trim(td, io_u);
2467                 if (ret == io_u_completed)
2468                         return io_u->xfer_buflen;
2469                 if (ret)
2470                         goto err;
2471         }
2472
2473         ret = os_trim(f, io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
2474         if (!ret)
2475                 return io_u->xfer_buflen;
2476
2477 err:
2478         io_u->error = ret;
2479         return 0;
2480 #endif
2481 }