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 "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  26  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  27  */
  28 static int random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  29 {
  30         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Mark a given offset as used in the map.
  35  */
  36 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  37 {
  38         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned int nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45
  46         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  47                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  48
  49         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  51 }
  52
  53 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  54                            enum fio_ddir ddir)
  55 {
  56         uint64_t max_blocks;
  57         uint64_t max_size;
  58
  59         assert(ddir_rw(ddir));
  60
  61         /*
  62          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  63          */
  64         max_size = f->io_size;
  65         if (max_size > f->real_file_size)
  66                 max_size = f->real_file_size;
  67
  68         if (td->o.zone_range)
  69                 max_size = td->o.zone_range;
  70
  71         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  72         if (!max_blocks)
  73                 return 0;
  74
  75         return max_blocks;
  76 }
  77
  78 struct rand_off {
  79         struct flist_head list;
  80         uint64_t off;
  81 };
  82
  83 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  84                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  85 {
  86         uint64_t r, lastb;
  87
  88         lastb = last_block(td, f, ddir);
  89         if (!lastb)
  90                 return 1;
  91
  92         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  93                 uint64_t rmax;
  94
  95                 rmax = td->o.use_os_rand ? OS_RAND_MAX : FRAND_MAX;
  96
  97                 if (td->o.use_os_rand) {
  98                         rmax = OS_RAND_MAX;
  99                         r = os_random_long(&td->random_state);
 100                 } else {
 101                         rmax = FRAND_MAX;
 102                         r = __rand(&td->__random_state);
 103                 }
 104
 105                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 106
 107                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) rmax + 1.0));
 108         } else {
 109                 uint64_t off = 0;
 110
 111                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off, lastb))
 112                         return 1;
 113
 114                 *b = off;
 115         }
 116
 117         /*
 118          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 119          */
 120         if (!file_randommap(td, f))
 121                 goto ret;
 122
 123         /*
 124          * calculate map offset and check if it's free
 125          */
 126         if (random_map_free(f, *b))
 127                 goto ret;
 128
 129         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 130                                                 (unsigned long long) *b);
 131
 132         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 133         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 134                 return 1;
 135 ret:
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 140                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 141                                        uint64_t *b)
 142 {
 143         *b = zipf_next(&f->zipf);
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 148                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 149                                          uint64_t *b)
 150 {
 151         *b = pareto_next(&f->zipf);
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 156 {
 157         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 158         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 159
 160         return r1->off - r2->off;
 161 }
 162
 163 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 164                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 165 {
 166         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 167                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 168         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 169                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 170         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 171                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 172
 173         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 174         return 1;
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 179  * specified.
 180  */
 181 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 182 {
 183         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 184                 return 0;
 185         if (!td_random(td))
 186                 return 0;
 187         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 188                 return 0;
 189         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 190                 return 0;
 191
 192         return 1;
 193 }
 194
 195 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 196 {
 197         unsigned int v;
 198         unsigned long r;
 199
 200         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 201                 return 1;
 202
 203         if (td->o.use_os_rand) {
 204                 r = os_random_long(&td->seq_rand_state[ddir]);
 205                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 206         } else {
 207                 r = __rand(&td->__seq_rand_state[ddir]);
 208                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 209         }
 210
 211         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 212 }
 213
 214 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 215                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 216 {
 217         struct rand_off *r;
 218         int i, ret = 1;
 219
 220         if (!should_sort_io(td))
 221                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 222
 223         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 224                 struct rand_off *r;
 225 fetch:
 226                 r = flist_entry(td->next_rand_list.next, struct rand_off, list);
 227                 flist_del(&r->list);
 228                 *b = r->off;
 229                 free(r);
 230                 return 0;
 231         }
 232
 233         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 234                 r = malloc(sizeof(*r));
 235
 236                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 237                 if (ret) {
 238                         free(r);
 239                         break;
 240                 }
 241
 242                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 243         }
 244
 245         if (ret && !i)
 246                 return ret;
 247
 248         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 249         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 250         goto fetch;
 251 }
 252
 253 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 254                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 255 {
 256         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 257                 return 0;
 258
 259         if (td->o.time_based) {
 260                 fio_file_reset(td, f);
 261                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 262                         return 0;
 263         }
 264
 265         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 266                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos,
 267                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 268         return 1;
 269 }
 270
 271 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 272                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 273 {
 274         assert(ddir_rw(ddir));
 275
 276         if (f->last_pos >= f->io_size + get_start_offset(td) && td->o.time_based)
 277                 f->last_pos = f->last_pos - f->io_size;
 278
 279         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 280                 uint64_t pos;
 281
 282                 if (f->last_pos == f->file_offset && td->o.ddir_seq_add < 0)
 283                         f->last_pos = f->real_file_size;
 284
 285                 pos = f->last_pos - f->file_offset;
 286                 if (pos)
 287                         pos += td->o.ddir_seq_add;
 288
 289                 *offset = pos;
 290                 return 0;
 291         }
 292
 293         return 1;
 294 }
 295
 296 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 297                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 298                           unsigned int *is_random)
 299 {
 300         struct fio_file *f = io_u->file;
 301         uint64_t b, offset;
 302         int ret;
 303
 304         assert(ddir_rw(ddir));
 305
 306         b = offset = -1ULL;
 307
 308         if (rw_seq) {
 309                 if (td_random(td)) {
 310                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 311                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 312                                 *is_random = 1;
 313                         } else {
 314                                 *is_random = 0;
 315                                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 316                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 317                                 if (ret)
 318                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 319                         }
 320                 } else {
 321                         *is_random = 0;
 322                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 323                 }
 324         } else {
 325                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 326                 *is_random = 0;
 327
 328                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 329                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 330                         if (ret) {
 331                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 332                                 *is_random = 0;
 333                         }
 334                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 335                         if (f->last_start != -1ULL)
 336                                 offset = f->last_start - f->file_offset;
 337                         else
 338                                 offset = 0;
 339                         ret = 0;
 340                 } else {
 341                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 342                         ret = 1;
 343                 }
 344         }
 345
 346         if (!ret) {
 347                 if (offset != -1ULL)
 348                         io_u->offset = offset;
 349                 else if (b != -1ULL)
 350                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 351                 else {
 352                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 353                         ret = 1;
 354                 }
 355         }
 356
 357         return ret;
 358 }
 359
 360 /*
 361  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 362  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 363  * the last io issued.
 364  */
 365 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 366                              unsigned int *is_random)
 367 {
 368         struct fio_file *f = io_u->file;
 369         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 370         int rw_seq_hit = 0;
 371
 372         assert(ddir_rw(ddir));
 373
 374         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 375                 rw_seq_hit = 1;
 376                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 377         }
 378
 379         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 380                 return 1;
 381
 382         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 383                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 384                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 385                                         (unsigned long long) f->io_size);
 386                 return 1;
 387         }
 388
 389         io_u->offset += f->file_offset;
 390         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 391                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 392                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 393                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 394                 return 1;
 395         }
 396
 397         return 0;
 398 }
 399
 400 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 401                            unsigned int *is_random)
 402 {
 403         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 404                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 405
 406                 if (ops->fill_io_u_off)
 407                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 408         }
 409
 410         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 411 }
 412
 413 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 414                             unsigned int buflen)
 415 {
 416         struct fio_file *f = io_u->file;
 417
 418         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td);
 419 }
 420
 421 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 422                                       unsigned int is_random)
 423 {
 424         int ddir = io_u->ddir;
 425         unsigned int buflen = 0;
 426         unsigned int minbs, maxbs;
 427         unsigned long r, rand_max;
 428
 429         assert(ddir_rw(io_u->ddir));
 430
 431         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 432                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 433         else
 434                 ddir = io_u->ddir;
 435
 436         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 437         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 438
 439         if (minbs == maxbs)
 440                 return minbs;
 441
 442         /*
 443          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 444          */
 445         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 446                 return 0;
 447
 448         if (td->o.use_os_rand)
 449                 rand_max = OS_RAND_MAX;
 450         else
 451                 rand_max = FRAND_MAX;
 452
 453         do {
 454                 if (td->o.use_os_rand)
 455                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 456                 else
 457                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
 458
 459                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 460                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 461                                         (r / (rand_max + 1.0)));
 462                         if (buflen < minbs)
 463                                 buflen = minbs;
 464                 } else {
 465                         long perc = 0;
 466                         unsigned int i;
 467
 468                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 469                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 470
 471                                 buflen = bsp->bs;
 472                                 perc += bsp->perc;
 473                                 if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
 474                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 475                                         break;
 476                         }
 477                 }
 478
 479                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 480                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 481                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 482
 483                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 484                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 485
 486         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 487
 488         return buflen;
 489 }
 490
 491 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 492                                     unsigned int is_random)
 493 {
 494         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 495                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 496
 497                 if (ops->fill_io_u_size)
 498                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 499         }
 500
 501         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 502 }
 503
 504 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 505 {
 506         unsigned int diff;
 507
 508         /*
 509          * we do time or byte based switch. this is needed because
 510          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 511          * whereas reads do not.
 512          */
 513         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 514         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 515 }
 516
 517 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 518 {
 519         unsigned int v;
 520         unsigned long r;
 521
 522         if (td->o.use_os_rand) {
 523                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 524                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 525         } else {
 526                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
 527                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 528         }
 529
 530         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 531                 return DDIR_READ;
 532
 533         return DDIR_WRITE;
 534 }
 535
 536 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 537 {
 538         /*
 539          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 540          * not to skew our latency numbers.
 541          *
 542          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 543          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 544          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 545          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 546          */
 547         while (td->io_u_in_flight) {
 548                 int fio_unused ret;
 549
 550                 ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
 551         }
 552 }
 553
 554 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 555 {
 556         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 557         struct timeval t;
 558         long usec;
 559
 560         assert(ddir_rw(ddir));
 561
 562         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 563                 return ddir;
 564
 565         /*
 566          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 567          * should switch.
 568          */
 569         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 570                 /*
 571                  * Other direction does not have too much pending, switch
 572                  */
 573                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 574                         return odir;
 575
 576                 /*
 577                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 578                  * and deduct from both.
 579                  */
 580                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 581                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 582                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 583                 } else {
 584                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 585                         ddir = odir;
 586                 }
 587         } else
 588                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 589
 590         io_u_quiesce(td);
 591
 592         fio_gettime(&t, NULL);
 593         usec_sleep(td, usec);
 594         usec = utime_since_now(&t);
 595
 596         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 597
 598         odir = ddir ^ 1;
 599         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 600                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 601
 602         if (ddir_trim(ddir))
 603                 return ddir;
 604
 605         return ddir;
 606 }
 607
 608 /*
 609  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 610  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 611  * necessary.
 612  */
 613 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 614 {
 615         enum fio_ddir ddir;
 616
 617         /*
 618          * see if it's time to fsync
 619          */
 620         if (td->o.fsync_blocks &&
 621            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 622              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 623                 return DDIR_SYNC;
 624
 625         /*
 626          * see if it's time to fdatasync
 627          */
 628         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 629            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 630              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 631                 return DDIR_DATASYNC;
 632
 633         /*
 634          * see if it's time to sync_file_range
 635          */
 636         if (td->sync_file_range_nr &&
 637            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 638              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 639                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 640
 641         if (td_rw(td)) {
 642                 /*
 643                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 644                  */
 645                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 646                         /*
 647                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 648                          * one data direction, to avoid overflowing the
 649                          * ranges too much
 650                          */
 651                         ddir = get_rand_ddir(td);
 652
 653                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 654                                 set_rwmix_bytes(td);
 655
 656                         td->rwmix_ddir = ddir;
 657                 }
 658                 ddir = td->rwmix_ddir;
 659         } else if (td_read(td))
 660                 ddir = DDIR_READ;
 661         else if (td_write(td))
 662                 ddir = DDIR_WRITE;
 663         else
 664                 ddir = DDIR_TRIM;
 665
 666         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 667         return td->rwmix_ddir;
 668 }
 669
 670 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 671 {
 672         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
 673
 674         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 675             td->o.barrier_blocks &&
 676            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 677              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 678                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 679 }
 680
 681 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 682 {
 683         int ret = put_file(td, f);
 684
 685         if (ret)
 686                 td_verror(td, ret, "file close");
 687 }
 688
 689 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 690 {
 691         td_io_u_lock(td);
 692
 693         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
 694                 put_file_log(td, io_u->file);
 695         io_u->file = NULL;
 696         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 697         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 698
 699         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 700                 td->cur_depth--;
 701         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 702         td_io_u_unlock(td);
 703         td_io_u_free_notify(td);
 704 }
 705
 706 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 707 {
 708         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 709         put_io_u(td, io_u);
 710 }
 711
 712 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 713 {
 714         struct io_u *__io_u = *io_u;
 715         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 716
 717         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 718
 719         td_io_u_lock(td);
 720
 721         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 722         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 723                 td->io_issues[ddir]--;
 724
 725         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 726         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 727                 td->cur_depth--;
 728
 729         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 730         td_io_u_unlock(td);
 731         *io_u = NULL;
 732 }
 733
 734 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 735 {
 736         unsigned int is_random;
 737
 738         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 739                 goto out;
 740
 741         set_rw_ddir(td, io_u);
 742
 743         /*
 744          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 745          */
 746         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 747                 goto out;
 748
 749         /*
 750          * See if it's time to switch to a new zone
 751          */
 752         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 753                 td->zone_bytes = 0;
 754                 io_u->file->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 755                 io_u->file->last_pos = io_u->file->file_offset;
 756                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 757         }
 758
 759         /*
 760          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 761          * position.
 762          */
 763         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 764                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 765                 return 1;
 766         }
 767
 768         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 769         if (!io_u->buflen) {
 770                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 771                 return 1;
 772         }
 773
 774         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 775                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 776                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 777                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 778                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 779                 return 1;
 780         }
 781
 782         /*
 783          * mark entry before potentially trimming io_u
 784          */
 785         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 786                 mark_random_map(td, io_u);
 787
 788 out:
 789         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 790         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 791         return 0;
 792 }
 793
 794 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 795 {
 796         int idx = 0;
 797
 798         switch (nr) {
 799         default:
 800                 idx = 6;
 801                 break;
 802         case 33 ... 64:
 803                 idx = 5;
 804                 break;
 805         case 17 ... 32:
 806                 idx = 4;
 807                 break;
 808         case 9 ... 16:
 809                 idx = 3;
 810                 break;
 811         case 5 ... 8:
 812                 idx = 2;
 813                 break;
 814         case 1 ... 4:
 815                 idx = 1;
 816         case 0:
 817                 break;
 818         }
 819
 820         map[idx]++;
 821 }
 822
 823 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 824 {
 825         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 826         td->ts.total_submit++;
 827 }
 828
 829 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 830 {
 831         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 832         td->ts.total_complete++;
 833 }
 834
 835 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 836 {
 837         int idx = 0;
 838
 839         switch (td->cur_depth) {
 840         default:
 841                 idx = 6;
 842                 break;
 843         case 32 ... 63:
 844                 idx = 5;
 845                 break;
 846         case 16 ... 31:
 847                 idx = 4;
 848                 break;
 849         case 8 ... 15:
 850                 idx = 3;
 851                 break;
 852         case 4 ... 7:
 853                 idx = 2;
 854                 break;
 855         case 2 ... 3:
 856                 idx = 1;
 857         case 1:
 858                 break;
 859         }
 860
 861         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 862 }
 863
 864 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 865 {
 866         int idx = 0;
 867
 868         assert(usec < 1000);
 869
 870         switch (usec) {
 871         case 750 ... 999:
 872                 idx = 9;
 873                 break;
 874         case 500 ... 749:
 875                 idx = 8;
 876                 break;
 877         case 250 ... 499:
 878                 idx = 7;
 879                 break;
 880         case 100 ... 249:
 881                 idx = 6;
 882                 break;
 883         case 50 ... 99:
 884                 idx = 5;
 885                 break;
 886         case 20 ... 49:
 887                 idx = 4;
 888                 break;
 889         case 10 ... 19:
 890                 idx = 3;
 891                 break;
 892         case 4 ... 9:
 893                 idx = 2;
 894                 break;
 895         case 2 ... 3:
 896                 idx = 1;
 897         case 0 ... 1:
 898                 break;
 899         }
 900
 901         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 902         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 903 }
 904
 905 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 906 {
 907         int idx = 0;
 908
 909         switch (msec) {
 910         default:
 911                 idx = 11;
 912                 break;
 913         case 1000 ... 1999:
 914                 idx = 10;
 915                 break;
 916         case 750 ... 999:
 917                 idx = 9;
 918                 break;
 919         case 500 ... 749:
 920                 idx = 8;
 921                 break;
 922         case 250 ... 499:
 923                 idx = 7;
 924                 break;
 925         case 100 ... 249:
 926                 idx = 6;
 927                 break;
 928         case 50 ... 99:
 929                 idx = 5;
 930                 break;
 931         case 20 ... 49:
 932                 idx = 4;
 933                 break;
 934         case 10 ... 19:
 935                 idx = 3;
 936                 break;
 937         case 4 ... 9:
 938                 idx = 2;
 939                 break;
 940         case 2 ... 3:
 941                 idx = 1;
 942         case 0 ... 1:
 943                 break;
 944         }
 945
 946         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 947         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 948 }
 949
 950 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 951 {
 952         if (usec < 1000)
 953                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 954         else
 955                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 956 }
 957
 958 /*
 959  * Get next file to service by choosing one at random
 960  */
 961 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 962                                            enum fio_file_flags goodf,
 963                                            enum fio_file_flags badf)
 964 {
 965         struct fio_file *f;
 966         int fno;
 967
 968         do {
 969                 int opened = 0;
 970                 unsigned long r;
 971
 972                 if (td->o.use_os_rand) {
 973                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
 974                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 975                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 976                 } else {
 977                         r = __rand(&td->__next_file_state);
 978                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 979                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 980                 }
 981
 982                 f = td->files[fno];
 983                 if (fio_file_done(f))
 984                         continue;
 985
 986                 if (!fio_file_open(f)) {
 987                         int err;
 988
 989                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
 990                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 991
 992                         err = td_io_open_file(td, f);
 993                         if (err)
 994                                 continue;
 995                         opened = 1;
 996                 }
 997
 998                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 999                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1000                         return f;
1001                 }
1002                 if (opened)
1003                         td_io_close_file(td, f);
1004         } while (1);
1005 }
1006
1007 /*
1008  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1009  */
1010 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1011                                          int badf)
1012 {
1013         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1014         struct fio_file *f;
1015
1016         do {
1017                 int opened = 0;
1018
1019                 f = td->files[td->next_file];
1020
1021                 td->next_file++;
1022                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1023                         td->next_file = 0;
1024
1025                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1026                 if (fio_file_done(f)) {
1027                         f = NULL;
1028                         continue;
1029                 }
1030
1031                 if (!fio_file_open(f)) {
1032                         int err;
1033
1034                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1035                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1036
1037                         err = td_io_open_file(td, f);
1038                         if (err) {
1039                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1040                                         err, f->file_name);
1041                                 f = NULL;
1042                                 continue;
1043                         }
1044                         opened = 1;
1045                 }
1046
1047                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1048                                                                 f->flags);
1049                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1050                         break;
1051
1052                 if (opened)
1053                         td_io_close_file(td, f);
1054
1055                 f = NULL;
1056         } while (td->next_file != old_next_file);
1057
1058         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1059         return f;
1060 }
1061
1062 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1063 {
1064         struct fio_file *f;
1065
1066         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1067
1068         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1069                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1070                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1071                                                   td->nr_done_files,
1072                                                   td->o.nr_files);
1073                 return NULL;
1074         }
1075
1076         f = td->file_service_file;
1077         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1078                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1079                         goto out;
1080                 if (td->file_service_left--)
1081                         goto out;
1082         }
1083
1084         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1085             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1086                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1087         else
1088                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1089
1090         if (IS_ERR(f))
1091                 return f;
1092
1093         td->file_service_file = f;
1094         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1095 out:
1096         if (f)
1097                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1098         else
1099                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1100         return f;
1101 }
1102
1103 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1104 {
1105         if (!(td->flags & TD_F_PROFILE_OPS)) {
1106                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1107
1108                 if (ops->get_next_file)
1109                         return ops->get_next_file(td);
1110         }
1111
1112         return __get_next_file(td);
1113 }
1114
1115 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1116 {
1117         struct fio_file *f;
1118
1119         do {
1120                 f = get_next_file(td);
1121                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1122                         return PTR_ERR(f);
1123
1124                 io_u->file = f;
1125                 get_file(f);
1126
1127                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1128                         break;
1129
1130                 put_file_log(td, f);
1131                 td_io_close_file(td, f);
1132                 io_u->file = NULL;
1133                 fio_file_set_done(f);
1134                 td->nr_done_files++;
1135                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1136                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1137         } while (1);
1138
1139         return 0;
1140 }
1141
1142 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1143                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1144 {
1145         if (!td->error)
1146                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1147         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1148         icd->error = ETIMEDOUT;
1149 }
1150
1151 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1152 {
1153         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1154         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1155         td->latency_failed = 0;
1156 }
1157
1158 /*
1159  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1160  * are at QD=1, then it's time to give up.
1161  */
1162 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1163 {
1164         if (td->latency_qd == 1)
1165                 return 1;
1166
1167         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1168
1169         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1170                 td->latency_qd_low--;
1171
1172         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1173
1174         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1175
1176         /*
1177          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1178          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1179          */
1180         io_u_quiesce(td);
1181         lat_new_cycle(td);
1182         return 0;
1183 }
1184
1185 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1186 {
1187         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1188                 return __lat_target_failed(td);
1189
1190         td->latency_failed++;
1191         return 0;
1192 }
1193
1194 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1195 {
1196         td->latency_end_run = 0;
1197
1198         if (td->o.latency_target) {
1199                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1200                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1201                 td->latency_qd = 1;
1202                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1203                 td->latency_qd_low = 1;
1204                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1205         } else
1206                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1207 }
1208
1209 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1210 {
1211         if (!td->latency_end_run)
1212                 lat_target_init(td);
1213 }
1214
1215 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1216 {
1217         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1218         struct thread_options *o = &td->o;
1219
1220         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1221
1222         /*
1223          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1224          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1225          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1226          */
1227         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1228                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1229         else
1230                 td->latency_qd *= 2;
1231
1232         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1233                 td->latency_qd = o->iodepth;
1234
1235         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1236
1237         /*
1238          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1239          * we get only the results from the targeted depth.
1240          */
1241         if (td->latency_qd == qd) {
1242                 if (td->latency_end_run) {
1243                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1244                         td->done = 1;
1245                 } else {
1246                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1247                         io_u_quiesce(td);
1248                         td->latency_end_run = 1;
1249                         reset_all_stats(td);
1250                         reset_io_stats(td);
1251                 }
1252         }
1253
1254         lat_new_cycle(td);
1255 }
1256
1257 /*
1258  * Check if we can bump the queue depth
1259  */
1260 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1261 {
1262         uint64_t usec_window;
1263         uint64_t ios;
1264         double success_ios;
1265
1266         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1267         if (usec_window < td->o.latency_window)
1268                 return;
1269
1270         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1271         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1272         success_ios *= 100.0;
1273
1274         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1275
1276         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1277                 lat_target_success(td);
1278         else
1279                 __lat_target_failed(td);
1280 }
1281
1282 /*
1283  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1284  * using the full queue depth available.
1285  */
1286 int queue_full(struct thread_data *td)
1287 {
1288         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1289
1290         if (qempty)
1291                 return 1;
1292         if (!td->o.latency_target)
1293                 return 0;
1294
1295         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1296 }
1297
1298 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1299 {
1300         struct io_u *io_u = NULL;
1301
1302         td_io_u_lock(td);
1303
1304 again:
1305         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1306                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1307         else if (!queue_full(td)) {
1308                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1309
1310                 io_u->file = NULL;
1311                 io_u->buflen = 0;
1312                 io_u->resid = 0;
1313                 io_u->end_io = NULL;
1314         }
1315
1316         if (io_u) {
1317                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1318                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
1319                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
1320                 io_u->flags &= ~IO_U_F_VER_LIST;
1321
1322                 io_u->error = 0;
1323                 io_u->acct_ddir = -1;
1324                 td->cur_depth++;
1325                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1326                 io_u->ipo = NULL;
1327         } else if (td->o.verify_async) {
1328                 /*
1329                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1330                  * return one
1331                  */
1332                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1333                 goto again;
1334         }
1335
1336         td_io_u_unlock(td);
1337         return io_u;
1338 }
1339
1340 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1341 {
1342         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1343                 return 0;
1344
1345         if (td->trim_entries) {
1346                 int get_trim = 0;
1347
1348                 if (td->trim_batch) {
1349                         td->trim_batch--;
1350                         get_trim = 1;
1351                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1352                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1353                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1354                         if (!td->trim_batch)
1355                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1356                         get_trim = 1;
1357                 }
1358
1359                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1360                         return 1;
1361         }
1362
1363         return 0;
1364 }
1365
1366 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1367 {
1368         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1369                 return 0;
1370
1371         if (td->io_hist_len) {
1372                 int get_verify = 0;
1373
1374                 if (td->verify_batch)
1375                         get_verify = 1;
1376                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1377                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1378                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1379                         if (!td->verify_batch)
1380                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1381                         get_verify = 1;
1382                 }
1383
1384                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1385                         td->verify_batch--;
1386                         return 1;
1387                 }
1388         }
1389
1390         return 0;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1395  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1396  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1397  * we can expect from a device.
1398  */
1399 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1400 {
1401         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1402         uint64_t boffset;
1403         unsigned int offset;
1404         void *p, *end;
1405
1406         if (!nr_blocks)
1407                 return;
1408
1409         p = io_u->xfer_buf;
1410         boffset = io_u->offset;
1411         io_u->buf_filled_len = 0;
1412
1413         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1414                 /*
1415                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1416                  * the buffer, given by the product of the usec time
1417                  * and the actual offset.
1418                  */
1419                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1420                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1421                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1422                         offset -= sizeof(uint64_t);
1423                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1424
1425                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1426                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1427                 p += 512;
1428                 boffset += 512;
1429         }
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1434  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1435  */
1436 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1437 {
1438         struct fio_file *f;
1439         struct io_u *io_u;
1440         int do_scramble = 0;
1441         long ret = 0;
1442
1443         io_u = __get_io_u(td);
1444         if (!io_u) {
1445                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1446                 return NULL;
1447         }
1448
1449         if (check_get_verify(td, io_u))
1450                 goto out;
1451         if (check_get_trim(td, io_u))
1452                 goto out;
1453
1454         /*
1455          * from a requeue, io_u already setup
1456          */
1457         if (io_u->file)
1458                 goto out;
1459
1460         /*
1461          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1462          */
1463         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1464                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1465                         goto err_put;
1466         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1467                 ret = -EBUSY;
1468                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1469                 goto err_put;
1470         }
1471
1472         f = io_u->file;
1473         if (!f) {
1474                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1475                 goto err_put;
1476         }
1477
1478         assert(fio_file_open(f));
1479
1480         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1481                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1482                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1483                         goto err_put;
1484                 }
1485
1486                 f->last_start = io_u->offset;
1487                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1488
1489                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1490                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1491                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1492                                         io_u->xfer_buflen, io_u->xfer_buflen);
1493                         } else if (td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS)
1494                                 do_scramble = 1;
1495                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1496                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1497                                 do_scramble = 0;
1498                         }
1499                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1500                         /*
1501                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1502                          * buffer is used for writes it is refilled.
1503                          */
1504                         io_u->buf_filled_len = 0;
1505                 }
1506         }
1507
1508         /*
1509          * Set io data pointers.
1510          */
1511         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1512         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1513
1514 out:
1515         assert(io_u->file);
1516         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1517                 if (!td->o.disable_slat)
1518                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1519                 if (do_scramble)
1520                         small_content_scramble(io_u);
1521                 return io_u;
1522         }
1523 err_put:
1524         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1525         put_io_u(td, io_u);
1526         return ERR_PTR(ret);
1527 }
1528
1529 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1530 {
1531         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1532         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1533                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1534
1535         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1536                 return;
1537
1538         log_err("fio: io_u error");
1539
1540         if (io_u->file)
1541                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1542
1543         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1544
1545         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1546                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1547
1548         if (!td->error)
1549                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1550 }
1551
1552 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1553 {
1554         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1555                 && td->o.disable_bw;
1556 }
1557
1558 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1559                                   struct io_completion_data *icd,
1560                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1561 {
1562         unsigned long lusec = 0;
1563
1564         if (!gtod_reduce(td))
1565                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1566
1567         if (!td->o.disable_lat) {
1568                 unsigned long tusec;
1569
1570                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1571                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1572
1573                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1574                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1575
1576                         if (ops->io_u_lat)
1577                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1578                 }
1579
1580                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1581                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1582                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1583                         if (lat_target_failed(td))
1584                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1585                 }
1586         }
1587
1588         if (!td->o.disable_clat) {
1589                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1590                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1591         }
1592
1593         if (!td->o.disable_bw)
1594                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1595
1596         if (!gtod_reduce(td))
1597                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1598 }
1599
1600 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1601 {
1602         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1603
1604         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1605         bps = td->rate_bps[ddir];
1606         secs = bytes / bps;
1607         remainder = bytes % bps;
1608         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1609 }
1610
1611 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1612                          struct io_completion_data *icd)
1613 {
1614         struct fio_file *f;
1615
1616         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1617
1618         td_io_u_lock(td);
1619         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1620         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1621
1622         /*
1623          * Mark IO ok to verify
1624          */
1625         if (io_u->ipo) {
1626                 io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1627                 write_barrier();
1628         }
1629
1630         td_io_u_unlock(td);
1631
1632         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1633                 td->last_was_sync = 1;
1634                 f = io_u->file;
1635                 if (f) {
1636                         f->first_write = -1ULL;
1637                         f->last_write = -1ULL;
1638                 }
1639                 return;
1640         }
1641
1642         td->last_was_sync = 0;
1643         td->last_ddir = io_u->ddir;
1644
1645         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1646                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1647                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1648                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1649                 int ret;
1650
1651                 td->io_blocks[idx]++;
1652                 td->this_io_blocks[idx]++;
1653                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1654
1655                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1656                         td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1657
1658                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1659                         f = io_u->file;
1660                         if (f) {
1661                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1662                                     io_u->offset < f->first_write)
1663                                         f->first_write = io_u->offset;
1664                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1665                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1666                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1667                         }
1668                 }
1669
1670                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1671                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1672                         account_io_completion(td, io_u, icd, idx, bytes);
1673
1674                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1675                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1676                                         (usec_for_io(td, idx) -
1677                                          utime_since_now(&td->start));
1678                         }
1679                         if (idx != DDIR_TRIM && __should_check_rate(td, odx))
1680                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1681                                         (usec_for_io(td, odx) -
1682                                          utime_since_now(&td->start));
1683                 }
1684
1685                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1686
1687                 if (io_u->end_io) {
1688                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1689                         if (ret && !icd->error)
1690                                 icd->error = ret;
1691                 }
1692         } else if (io_u->error) {
1693                 icd->error = io_u->error;
1694                 io_u_log_error(td, io_u);
1695         }
1696         if (icd->error) {
1697                 enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, icd->error);
1698                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1699                         return;
1700                 /*
1701                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1702                  * and clear all the errors.
1703                  */
1704                 update_error_count(td, icd->error);
1705                 td_clear_error(td);
1706                 icd->error = 0;
1707                 io_u->error = 0;
1708         }
1709 }
1710
1711 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1712                      int nr)
1713 {
1714         int ddir;
1715
1716         if (!gtod_reduce(td))
1717                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1718
1719         icd->nr = nr;
1720
1721         icd->error = 0;
1722         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1723                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1724 }
1725
1726 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1727                           struct io_completion_data *icd)
1728 {
1729         struct io_u *io_u;
1730         int i;
1731
1732         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1733                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1734
1735                 io_completed(td, io_u, icd);
1736
1737                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1738                         put_io_u(td, io_u);
1739         }
1740 }
1741
1742 /*
1743  * Complete a single io_u for the sync engines.
1744  */
1745 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1746                        uint64_t *bytes)
1747 {
1748         struct io_completion_data icd;
1749
1750         init_icd(td, &icd, 1);
1751         io_completed(td, io_u, &icd);
1752
1753         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1754                 put_io_u(td, io_u);
1755
1756         if (icd.error) {
1757                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1758                 return -1;
1759         }
1760
1761         if (bytes) {
1762                 int ddir;
1763
1764                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1765                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1766         }
1767
1768         return 0;
1769 }
1770
1771 /*
1772  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1773  */
1774 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1775                          uint64_t *bytes)
1776 {
1777         struct io_completion_data icd;
1778         struct timespec *tvp = NULL;
1779         int ret;
1780         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1781
1782         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1783
1784         if (!min_evts)
1785                 tvp = &ts;
1786
1787         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1788         if (ret < 0) {
1789                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1790                 return ret;
1791         } else if (!ret)
1792                 return ret;
1793
1794         init_icd(td, &icd, ret);
1795         ios_completed(td, &icd);
1796         if (icd.error) {
1797                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1798                 return -1;
1799         }
1800
1801         if (bytes) {
1802                 int ddir;
1803
1804                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1805                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1806         }
1807
1808         return 0;
1809 }
1810
1811 /*
1812  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1813  */
1814 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1815 {
1816         if (!td->o.disable_slat) {
1817                 unsigned long slat_time;
1818
1819                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1820                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1821         }
1822 }
1823
1824 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1825                     unsigned int max_bs)
1826 {
1827         if (td->o.buffer_pattern_bytes)
1828                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1829         else if (!td->o.zero_buffers) {
1830                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1831
1832                 if (perc) {
1833                         unsigned int seg = min_write;
1834
1835                         seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1836                         if (!seg)
1837                                 seg = min_write;
1838
1839                         fill_random_buf_percentage(&td->buf_state, buf,
1840                                                 perc, seg, max_bs);
1841                 } else
1842                         fill_random_buf(&td->buf_state, buf, max_bs);
1843         } else
1844                 memset(buf, 0, max_bs);
1845 }
1846
1847 /*
1848  * "randomly" fill the buffer contents
1849  */
1850 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1851                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1852 {
1853         io_u->buf_filled_len = 0;
1854         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1855 }