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 #include "target.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 timespec 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 bool 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 uint64_t mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
  37                                 uint64_t offset, uint64_t buflen)
  38 {
  39         unsigned long long min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
  40         struct fio_file *f = io_u->file;
  41         unsigned long long nr_blocks;
  42         uint64_t block;
  43
  44         block = (offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  45         nr_blocks = (buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  46         assert(nr_blocks > 0);
  47
  48         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK)) {
  49                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  50                 assert(nr_blocks > 0);
  51         }
  52
  53         if ((nr_blocks * min_bs) < buflen)
  54                 buflen = nr_blocks * min_bs;
  55
  56         return buflen;
  57 }
  58
  59 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  60                            enum fio_ddir ddir)
  61 {
  62         uint64_t max_blocks;
  63         uint64_t max_size;
  64
  65         assert(ddir_rw(ddir));
  66
  67         /*
  68          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  69          * -> not for now since there is code assuming it could go either.
  70          */
  71         max_size = f->io_size;
  72         if (max_size > f->real_file_size)
  73                 max_size = f->real_file_size;
  74
  75         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED && td->o.zone_range)
  76                 max_size = td->o.zone_range;
  77
  78         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  79                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  80
  81         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  82         if (!max_blocks)
  83                 return 0;
  84
  85         return max_blocks;
  86 }
  87
  88 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  89                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
  90                                   uint64_t lastb)
  91 {
  92         uint64_t r;
  93
  94         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
  95             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
  96
  97                 r = __rand(&td->random_state);
  98
  99                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 100
 101                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
 102         } else {
 103                 uint64_t off = 0;
 104
 105                 assert(fio_file_lfsr(f));
 106
 107                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 108                         return 1;
 109
 110                 *b = off;
 111         }
 112
 113         /*
 114          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 115          */
 116         if (!file_randommap(td, f))
 117                 goto ret;
 118
 119         /*
 120          * calculate map offset and check if it's free
 121          */
 122         if (random_map_free(f, *b))
 123                 goto ret;
 124
 125         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 126                                                 (unsigned long long) *b);
 127
 128         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 129         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 130                 return 1;
 131 ret:
 132         return 0;
 133 }
 134
 135 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 136                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 137                                        uint64_t *b)
 138 {
 139         *b = zipf_next(&f->zipf);
 140         return 0;
 141 }
 142
 143 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 144                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 145                                          uint64_t *b)
 146 {
 147         *b = pareto_next(&f->zipf);
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 152                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 153                                         uint64_t *b)
 154 {
 155         *b = gauss_next(&f->gauss);
 156         return 0;
 157 }
 158
 159 static int __get_next_rand_offset_zoned_abs(struct thread_data *td,
 160                                             struct fio_file *f,
 161                                             enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 162 {
 163         struct zone_split_index *zsi;
 164         uint64_t lastb, send, stotal;
 165         unsigned int v;
 166
 167         lastb = last_block(td, f, ddir);
 168         if (!lastb)
 169                 return 1;
 170
 171         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 172 bail:
 173                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 174         }
 175
 176         /*
 177          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 178          */
 179         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 180
 181         /*
 182          * Find our generated table. 'send' is the end block of this zone,
 183          * 'stotal' is our start offset.
 184          */
 185         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 186         stotal = zsi->size_prev / td->o.ba[ddir];
 187         send = zsi->size / td->o.ba[ddir];
 188
 189         /*
 190          * Should never happen
 191          */
 192         if (send == -1U) {
 193                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 194                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 195                 goto bail;
 196         } else if (send > lastb) {
 197                 /*
 198                  * This happens if the user specifies ranges that exceed
 199                  * the file/device size. We can't handle that gracefully,
 200                  * so error and exit.
 201                  */
 202                 log_err("fio: zoned_abs sizes exceed file size\n");
 203                 return 1;
 204         }
 205
 206         /*
 207          * Generate index from 0..send-stotal
 208          */
 209         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, send - stotal) == 1)
 210                 return 1;
 211
 212         *b += stotal;
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
 217                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 218                                         uint64_t *b)
 219 {
 220         unsigned int v, send, stotal;
 221         uint64_t offset, lastb;
 222         struct zone_split_index *zsi;
 223
 224         lastb = last_block(td, f, ddir);
 225         if (!lastb)
 226                 return 1;
 227
 228         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 229 bail:
 230                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 231         }
 232
 233         /*
 234          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 235          */
 236         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 237
 238         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 239         stotal = zsi->size_perc_prev;
 240         send = zsi->size_perc;
 241
 242         /*
 243          * Should never happen
 244          */
 245         if (send == -1U) {
 246                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 247                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 248                 goto bail;
 249         }
 250
 251         /*
 252          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
 253          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
 254          * the start, in percent.
 255          */
 256         if (stotal)
 257                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
 258         else
 259                 offset = 0;
 260
 261         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
 262
 263         /*
 264          * Generate index from 0..send-of-lastb
 265          */
 266         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
 267                 return 1;
 268
 269         /*
 270          * Add our start offset, if any
 271          */
 272         if (offset)
 273                 *b += offset;
 274
 275         return 0;
 276 }
 277
 278 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 279                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 280 {
 281         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
 282                 uint64_t lastb;
 283
 284                 lastb = last_block(td, f, ddir);
 285                 if (!lastb)
 286                         return 1;
 287
 288                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 289         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 290                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 291         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 292                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 293         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 294                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 295         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
 296                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 297         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED_ABS)
 298                 return __get_next_rand_offset_zoned_abs(td, f, ddir, b);
 299
 300         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 301         return 1;
 302 }
 303
 304 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 305 {
 306         unsigned int v;
 307
 308         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 309                 return true;
 310
 311         v = rand_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 312
 313         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 314 }
 315
 316 static void loop_cache_invalidate(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 317 {
 318         struct thread_options *o = &td->o;
 319
 320         if (o->invalidate_cache && !o->odirect) {
 321                 int fio_unused ret;
 322
 323                 ret = file_invalidate_cache(td, f);
 324         }
 325 }
 326
 327 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 328                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 329 {
 330         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 331                 return 0;
 332
 333         if (td->o.time_based ||
 334             (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)) {
 335                 fio_file_reset(td, f);
 336                 loop_cache_invalidate(td, f);
 337                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 338                         return 0;
 339         }
 340
 341         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 342                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 343                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 344         return 1;
 345 }
 346
 347 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 348                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 349 {
 350         struct thread_options *o = &td->o;
 351
 352         assert(ddir_rw(ddir));
 353
 354         /*
 355          * If we reach the end for a time based run, reset us back to 0
 356          * and invalidate the cache, if we need to.
 357          */
 358         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 359             o->time_based) {
 360                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
 361                 loop_cache_invalidate(td, f);
 362         }
 363
 364         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 365                 uint64_t pos;
 366
 367                 /*
 368                  * Only rewind if we already hit the end
 369                  */
 370                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset &&
 371                     f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0) {
 372                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 373                                 f->last_pos[ddir] = f->io_size;
 374                         else
 375                                 f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 376                 }
 377
 378                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 379                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 380                         pos += o->ddir_seq_add;
 381
 382                         /*
 383                          * If we reach beyond the end of the file
 384                          * with holed IO, wrap around to the
 385                          * beginning again. If we're doing backwards IO,
 386                          * wrap to the end.
 387                          */
 388                         if (pos >= f->real_file_size) {
 389                                 if (o->ddir_seq_add > 0)
 390                                         pos = f->file_offset;
 391                                 else {
 392                                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 393                                                 pos = f->io_size;
 394                                         else
 395                                                 pos = f->real_file_size;
 396
 397                                         pos += o->ddir_seq_add;
 398                                 }
 399                         }
 400                 }
 401
 402                 *offset = pos;
 403                 return 0;
 404         }
 405
 406         return 1;
 407 }
 408
 409 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 410                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 411                           bool *is_random)
 412 {
 413         struct fio_file *f = io_u->file;
 414         uint64_t b, offset;
 415         int ret;
 416
 417         assert(ddir_rw(ddir));
 418
 419         b = offset = -1ULL;
 420
 421         if (rw_seq) {
 422                 if (td_random(td)) {
 423                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 424                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 425                                 *is_random = true;
 426                         } else {
 427                                 *is_random = false;
 428                                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 429                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 430                                 if (ret)
 431                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 432                         }
 433                 } else {
 434                         *is_random = false;
 435                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 436                 }
 437         } else {
 438                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 439                 *is_random = false;
 440
 441                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 442                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 443                         if (ret) {
 444                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 445                                 *is_random = false;
 446                         }
 447                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 448                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 449                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 450                         else
 451                                 offset = 0;
 452                         ret = 0;
 453                 } else {
 454                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 455                         ret = 1;
 456                 }
 457         }
 458
 459         if (!ret) {
 460                 if (offset != -1ULL)
 461                         io_u->offset = offset;
 462                 else if (b != -1ULL)
 463                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 464                 else {
 465                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 466                         ret = 1;
 467                 }
 468         }
 469
 470         return ret;
 471 }
 472
 473 /*
 474  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 475  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 476  * the last io issued.
 477  */
 478 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 479                            bool *is_random)
 480 {
 481         struct fio_file *f = io_u->file;
 482         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 483         int rw_seq_hit = 0;
 484
 485         assert(ddir_rw(ddir));
 486
 487         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 488                 rw_seq_hit = 1;
 489                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 490         }
 491
 492         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 493                 return 1;
 494
 495         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 496                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 497                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 498                                         (unsigned long long) f->io_size);
 499                 return 1;
 500         }
 501
 502         io_u->offset += f->file_offset;
 503         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 504                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 505                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 506                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 507                 return 1;
 508         }
 509
 510         return 0;
 511 }
 512
 513 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 514                              unsigned long long buflen)
 515 {
 516         struct fio_file *f = io_u->file;
 517
 518         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 519 }
 520
 521 static unsigned long long get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 522                                     bool is_random)
 523 {
 524         int ddir = io_u->ddir;
 525         unsigned long long buflen = 0;
 526         unsigned long long minbs, maxbs;
 527         uint64_t frand_max, r;
 528         bool power_2;
 529
 530         assert(ddir_rw(ddir));
 531
 532         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 533                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE : DDIR_READ;
 534
 535         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 536         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 537
 538         if (minbs == maxbs)
 539                 return minbs;
 540
 541         /*
 542          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 543          */
 544         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 545                 return 0;
 546
 547         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state[ddir]);
 548         do {
 549                 r = __rand(&td->bsrange_state[ddir]);
 550
 551                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 552                         buflen = minbs + (unsigned long long) ((double) maxbs *
 553                                         (r / (frand_max + 1.0)));
 554                 } else {
 555                         long long perc = 0;
 556                         unsigned int i;
 557
 558                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 559                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 560
 561                                 buflen = bsp->bs;
 562                                 perc += bsp->perc;
 563                                 if (!perc)
 564                                         break;
 565                                 if ((r / perc <= frand_max / 100ULL) &&
 566                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 567                                         break;
 568                         }
 569                 }
 570
 571                 power_2 = is_power_of_2(minbs);
 572                 if (!td->o.bs_unaligned && power_2)
 573                         buflen &= ~(minbs - 1);
 574                 else if (!td->o.bs_unaligned && !power_2)
 575                         buflen -= buflen % minbs;
 576         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 577
 578         return buflen;
 579 }
 580
 581 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 582 {
 583         unsigned int diff;
 584
 585         /*
 586          * we do time or byte based switch. this is needed because
 587          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 588          * whereas reads do not.
 589          */
 590         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 591         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 592 }
 593
 594 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 595 {
 596         unsigned int v;
 597
 598         v = rand_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 599
 600         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 601                 return DDIR_READ;
 602
 603         return DDIR_WRITE;
 604 }
 605
 606 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 607 {
 608         int completed = 0;
 609
 610         /*
 611          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 612          * not to skew our latency numbers.
 613          *
 614          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 615          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 616          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 617          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 618          */
 619         if (td->io_u_queued || td->cur_depth)
 620                 td_io_commit(td);
 621
 622         while (td->io_u_in_flight) {
 623                 int ret;
 624
 625                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 626                 if (ret > 0)
 627                         completed += ret;
 628         }
 629
 630         if (td->flags & TD_F_REGROW_LOGS)
 631                 regrow_logs(td);
 632
 633         return completed;
 634 }
 635
 636 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 637 {
 638         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 639         uint64_t usec;
 640         uint64_t now;
 641
 642         assert(ddir_rw(ddir));
 643         now = utime_since_now(&td->start);
 644
 645         /*
 646          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
 647          */
 648         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
 649                 return ddir;
 650
 651         /*
 652          * We are ahead of rate in this direction. See if we
 653          * should switch.
 654          */
 655         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 656                 /*
 657                  * Other direction is behind rate, switch
 658                  */
 659                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
 660                         return odir;
 661
 662                 /*
 663                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min,
 664                  * switch if necessary
 665                  */
 666                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
 667                     td->rate_next_io_time[odir]) {
 668                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 669                 } else {
 670                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
 671                         ddir = odir;
 672                 }
 673         } else
 674                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 675
 676         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 677                 io_u_quiesce(td);
 678
 679         usec_sleep(td, usec);
 680         return ddir;
 681 }
 682
 683 /*
 684  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 685  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 686  * necessary.
 687  */
 688 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 689 {
 690         enum fio_ddir ddir;
 691
 692         /*
 693          * See if it's time to fsync/fdatasync/sync_file_range first,
 694          * and if not then move on to check regular I/Os.
 695          */
 696         if (should_fsync(td)) {
 697                 if (td->o.fsync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 698                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks))
 699                         return DDIR_SYNC;
 700
 701                 if (td->o.fdatasync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 702                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks))
 703                         return DDIR_DATASYNC;
 704
 705                 if (td->sync_file_range_nr && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 706                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr))
 707                         return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 708         }
 709
 710         if (td_rw(td)) {
 711                 /*
 712                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 713                  */
 714                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 715                         /*
 716                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 717                          * one data direction, to avoid overflowing the
 718                          * ranges too much
 719                          */
 720                         ddir = get_rand_ddir(td);
 721
 722                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 723                                 set_rwmix_bytes(td);
 724
 725                         td->rwmix_ddir = ddir;
 726                 }
 727                 ddir = td->rwmix_ddir;
 728         } else if (td_read(td))
 729                 ddir = DDIR_READ;
 730         else if (td_write(td))
 731                 ddir = DDIR_WRITE;
 732         else if (td_trim(td))
 733                 ddir = DDIR_TRIM;
 734         else
 735                 ddir = DDIR_INVAL;
 736
 737         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 738         return td->rwmix_ddir;
 739 }
 740
 741 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 742 {
 743         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 744
 745         if (td_trimwrite(td)) {
 746                 struct fio_file *f = io_u->file;
 747                 if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
 748                         ddir = DDIR_TRIM;
 749                 else
 750                         ddir = DDIR_WRITE;
 751         }
 752
 753         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 754
 755         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && td_ioengine_flagged(td, FIO_BARRIER) &&
 756             td->o.barrier_blocks &&
 757            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 758              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 759                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BARRIER);
 760 }
 761
 762 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 763 {
 764         unsigned int ret = put_file(td, f);
 765
 766         if (ret)
 767                 td_verror(td, ret, "file close");
 768 }
 769
 770 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 771 {
 772         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 773
 774         if (io_u->post_submit) {
 775                 io_u->post_submit(io_u, io_u->error == 0);
 776                 io_u->post_submit = NULL;
 777         }
 778
 779         if (td->parent)
 780                 td = td->parent;
 781
 782         if (needs_lock)
 783                 __td_io_u_lock(td);
 784
 785         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 786                 put_file_log(td, io_u->file);
 787
 788         io_u->file = NULL;
 789         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_FREE);
 790
 791         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 792                 td->cur_depth--;
 793                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 794         }
 795         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 796         td_io_u_free_notify(td);
 797
 798         if (needs_lock)
 799                 __td_io_u_unlock(td);
 800 }
 801
 802 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 803 {
 804         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 805         put_io_u(td, io_u);
 806 }
 807
 808 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 809 {
 810         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 811         struct io_u *__io_u = *io_u;
 812         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 813
 814         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 815
 816         if (td->parent)
 817                 td = td->parent;
 818
 819         if (needs_lock)
 820                 __td_io_u_lock(td);
 821
 822         io_u_set(td, __io_u, IO_U_F_FREE);
 823         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 824                 td->io_issues[ddir]--;
 825
 826         io_u_clear(td, __io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 827         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 828                 td->cur_depth--;
 829                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 830         }
 831
 832         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 833         td_io_u_free_notify(td);
 834
 835         if (needs_lock)
 836                 __td_io_u_unlock(td);
 837
 838         *io_u = NULL;
 839 }
 840
 841 static void setup_strided_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 842 {
 843         struct fio_file *f = io_u->file;
 844
 845         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED);
 846         assert(td->o.zone_size);
 847         assert(td->o.zone_range);
 848
 849         /*
 850          * See if it's time to switch to a new zone
 851          */
 852         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 853                 td->zone_bytes = 0;
 854                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 855
 856                 /*
 857                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 858                  */
 859                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 860                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
 861
 862                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 863                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 864         }
 865
 866         /*
 867          * If zone_size > zone_range, then maintain the same zone until
 868          * zone_bytes >= zone_size.
 869          */
 870         if (f->last_pos[io_u->ddir] >= (f->file_offset + td->o.zone_range)) {
 871                 dprint(FD_IO, "io_u maintain zone offset=%" PRIu64 "/last_pos=%" PRIu64 "\n",
 872                                 f->file_offset, f->last_pos[io_u->ddir]);
 873                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 874         }
 875
 876         /*
 877          * For random: if 'norandommap' is not set and zone_size > zone_range,
 878          * map needs to be reset as it's done with zone_range everytime.
 879          */
 880         if ((td->zone_bytes % td->o.zone_range) == 0)
 881                 fio_file_reset(td, f);
 882 }
 883
 884 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 885 {
 886         bool is_random;
 887         uint64_t offset;
 888         enum io_u_action ret;
 889
 890         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO))
 891                 goto out;
 892
 893         set_rw_ddir(td, io_u);
 894
 895         /*
 896          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 897          */
 898         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 899                 goto out;
 900
 901         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED)
 902                 setup_strided_zone_mode(td, io_u);
 903
 904         /*
 905          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 906          * position.
 907          */
 908         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 909                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 910                 return 1;
 911         }
 912
 913         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 914         if (!io_u->buflen) {
 915                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 916                 return 1;
 917         }
 918
 919         offset = io_u->offset;
 920         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD) {
 921                 ret = zbd_adjust_block(td, io_u);
 922                 if (ret == io_u_eof)
 923                         return 1;
 924         }
 925
 926         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 927                 dprint(FD_IO, "io_u %p, off=0x%llx + len=0x%llx exceeds file size=0x%llx\n",
 928                         io_u,
 929                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 930                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 931                 return 1;
 932         }
 933
 934         /*
 935          * mark entry before potentially trimming io_u
 936          */
 937         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 938                 io_u->buflen = mark_random_map(td, io_u, offset, io_u->buflen);
 939
 940 out:
 941         dprint_io_u(io_u, "fill");
 942         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 943         return 0;
 944 }
 945
 946 static void __io_u_mark_map(uint64_t *map, unsigned int nr)
 947 {
 948         int idx = 0;
 949
 950         switch (nr) {
 951         default:
 952                 idx = 6;
 953                 break;
 954         case 33 ... 64:
 955                 idx = 5;
 956                 break;
 957         case 17 ... 32:
 958                 idx = 4;
 959                 break;
 960         case 9 ... 16:
 961                 idx = 3;
 962                 break;
 963         case 5 ... 8:
 964                 idx = 2;
 965                 break;
 966         case 1 ... 4:
 967                 idx = 1;
 968         case 0:
 969                 break;
 970         }
 971
 972         map[idx]++;
 973 }
 974
 975 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 976 {
 977         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 978         td->ts.total_submit++;
 979 }
 980
 981 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 982 {
 983         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 984         td->ts.total_complete++;
 985 }
 986
 987 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 988 {
 989         int idx = 0;
 990
 991         switch (td->cur_depth) {
 992         default:
 993                 idx = 6;
 994                 break;
 995         case 32 ... 63:
 996                 idx = 5;
 997                 break;
 998         case 16 ... 31:
 999                 idx = 4;
1000                 break;
1001         case 8 ... 15:
1002                 idx = 3;
1003                 break;
1004         case 4 ... 7:
1005                 idx = 2;
1006                 break;
1007         case 2 ... 3:
1008                 idx = 1;
1009         case 1:
1010                 break;
1011         }
1012
1013         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
1014 }
1015
1016 static void io_u_mark_lat_nsec(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1017 {
1018         int idx = 0;
1019
1020         assert(nsec < 1000);
1021
1022         switch (nsec) {
1023         case 750 ... 999:
1024                 idx = 9;
1025                 break;
1026         case 500 ... 749:
1027                 idx = 8;
1028                 break;
1029         case 250 ... 499:
1030                 idx = 7;
1031                 break;
1032         case 100 ... 249:
1033                 idx = 6;
1034                 break;
1035         case 50 ... 99:
1036                 idx = 5;
1037                 break;
1038         case 20 ... 49:
1039                 idx = 4;
1040                 break;
1041         case 10 ... 19:
1042                 idx = 3;
1043                 break;
1044         case 4 ... 9:
1045                 idx = 2;
1046                 break;
1047         case 2 ... 3:
1048                 idx = 1;
1049         case 0 ... 1:
1050                 break;
1051         }
1052
1053         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_N_NR);
1054         td->ts.io_u_lat_n[idx]++;
1055 }
1056
1057 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long long usec)
1058 {
1059         int idx = 0;
1060
1061         assert(usec < 1000 && usec >= 1);
1062
1063         switch (usec) {
1064         case 750 ... 999:
1065                 idx = 9;
1066                 break;
1067         case 500 ... 749:
1068                 idx = 8;
1069                 break;
1070         case 250 ... 499:
1071                 idx = 7;
1072                 break;
1073         case 100 ... 249:
1074                 idx = 6;
1075                 break;
1076         case 50 ... 99:
1077                 idx = 5;
1078                 break;
1079         case 20 ... 49:
1080                 idx = 4;
1081                 break;
1082         case 10 ... 19:
1083                 idx = 3;
1084                 break;
1085         case 4 ... 9:
1086                 idx = 2;
1087                 break;
1088         case 2 ... 3:
1089                 idx = 1;
1090         case 0 ... 1:
1091                 break;
1092         }
1093
1094         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1095         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1096 }
1097
1098 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long long msec)
1099 {
1100         int idx = 0;
1101
1102         assert(msec >= 1);
1103
1104         switch (msec) {
1105         default:
1106                 idx = 11;
1107                 break;
1108         case 1000 ... 1999:
1109                 idx = 10;
1110                 break;
1111         case 750 ... 999:
1112                 idx = 9;
1113                 break;
1114         case 500 ... 749:
1115                 idx = 8;
1116                 break;
1117         case 250 ... 499:
1118                 idx = 7;
1119                 break;
1120         case 100 ... 249:
1121                 idx = 6;
1122                 break;
1123         case 50 ... 99:
1124                 idx = 5;
1125                 break;
1126         case 20 ... 49:
1127                 idx = 4;
1128                 break;
1129         case 10 ... 19:
1130                 idx = 3;
1131                 break;
1132         case 4 ... 9:
1133                 idx = 2;
1134                 break;
1135         case 2 ... 3:
1136                 idx = 1;
1137         case 0 ... 1:
1138                 break;
1139         }
1140
1141         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1142         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1143 }
1144
1145 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1146 {
1147         if (nsec < 1000)
1148                 io_u_mark_lat_nsec(td, nsec);
1149         else if (nsec < 1000000)
1150                 io_u_mark_lat_usec(td, nsec / 1000);
1151         else
1152                 io_u_mark_lat_msec(td, nsec / 1000000);
1153 }
1154
1155 static unsigned int __get_next_fileno_rand(struct thread_data *td)
1156 {
1157         unsigned long fileno;
1158
1159         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RANDOM) {
1160                 uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1161                 unsigned long r;
1162
1163                 r = __rand(&td->next_file_state);
1164                 return (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1165                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1166         }
1167
1168         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_ZIPF)
1169                 fileno = zipf_next(&td->next_file_zipf);
1170         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_PARETO)
1171                 fileno = pareto_next(&td->next_file_zipf);
1172         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_GAUSS)
1173                 fileno = gauss_next(&td->next_file_gauss);
1174         else {
1175                 log_err("fio: bad file service type: %d\n", td->o.file_service_type);
1176                 assert(0);
1177                 return 0;
1178         }
1179
1180         return fileno >> FIO_FSERVICE_SHIFT;
1181 }
1182
1183 /*
1184  * Get next file to service by choosing one at random
1185  */
1186 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1187                                            enum fio_file_flags goodf,
1188                                            enum fio_file_flags badf)
1189 {
1190         struct fio_file *f;
1191         int fno;
1192
1193         do {
1194                 int opened = 0;
1195
1196                 fno = __get_next_fileno_rand(td);
1197
1198                 f = td->files[fno];
1199                 if (fio_file_done(f))
1200                         continue;
1201
1202                 if (!fio_file_open(f)) {
1203                         int err;
1204
1205                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1206                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1207
1208                         err = td_io_open_file(td, f);
1209                         if (err)
1210                                 continue;
1211                         opened = 1;
1212                 }
1213
1214                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1215                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1216                         return f;
1217                 }
1218                 if (opened)
1219                         td_io_close_file(td, f);
1220         } while (1);
1221 }
1222
1223 /*
1224  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1225  */
1226 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1227                                          int badf)
1228 {
1229         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1230         struct fio_file *f;
1231
1232         do {
1233                 int opened = 0;
1234
1235                 f = td->files[td->next_file];
1236
1237                 td->next_file++;
1238                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1239                         td->next_file = 0;
1240
1241                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1242                 if (fio_file_done(f)) {
1243                         f = NULL;
1244                         continue;
1245                 }
1246
1247                 if (!fio_file_open(f)) {
1248                         int err;
1249
1250                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1251                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1252
1253                         err = td_io_open_file(td, f);
1254                         if (err) {
1255                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1256                                         err, f->file_name);
1257                                 f = NULL;
1258                                 continue;
1259                         }
1260                         opened = 1;
1261                 }
1262
1263                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1264                                                                 f->flags);
1265                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1266                         break;
1267
1268                 if (opened)
1269                         td_io_close_file(td, f);
1270
1271                 f = NULL;
1272         } while (td->next_file != old_next_file);
1273
1274         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1275         return f;
1276 }
1277
1278 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1279 {
1280         struct fio_file *f;
1281
1282         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1283
1284         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1285                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1286                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1287                                                   td->nr_done_files,
1288                                                   td->o.nr_files);
1289                 return NULL;
1290         }
1291
1292         f = td->file_service_file;
1293         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1294                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1295                         goto out;
1296                 if (td->file_service_left--)
1297                         goto out;
1298         }
1299
1300         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1301             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1302                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1303         else
1304                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1305
1306         if (IS_ERR(f))
1307                 return f;
1308
1309         td->file_service_file = f;
1310         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1311 out:
1312         if (f)
1313                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1314         else
1315                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1316         return f;
1317 }
1318
1319 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1320 {
1321         return __get_next_file(td);
1322 }
1323
1324 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1325 {
1326         struct fio_file *f;
1327
1328         do {
1329                 f = get_next_file(td);
1330                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1331                         return PTR_ERR(f);
1332
1333                 io_u->file = f;
1334                 get_file(f);
1335
1336                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1337                         break;
1338
1339                 if (io_u->post_submit) {
1340                         io_u->post_submit(io_u, false);
1341                         io_u->post_submit = NULL;
1342                 }
1343
1344                 put_file_log(td, f);
1345                 td_io_close_file(td, f);
1346                 io_u->file = NULL;
1347                 if (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)
1348                         fio_file_reset(td, f);
1349                 else {
1350                         fio_file_set_done(f);
1351                         td->nr_done_files++;
1352                         dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1353                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1354                 }
1355         } while (1);
1356
1357         return 0;
1358 }
1359
1360 /*
1361  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1362  * using the full queue depth available.
1363  */
1364 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1365 {
1366         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1367
1368         if (qempty)
1369                 return true;
1370         if (!td->o.latency_target || td->o.iodepth_mode != IOD_STEPPED)
1371                 return false;
1372
1373         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1374 }
1375
1376 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1377 {
1378         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
1379         struct io_u *io_u = NULL;
1380         int ret;
1381
1382         if (td->stop_io)
1383                 return NULL;
1384
1385         if (needs_lock)
1386                 __td_io_u_lock(td);
1387
1388 again:
1389         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1390                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1391         else if (!queue_full(td)) {
1392                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1393
1394                 io_u->file = NULL;
1395                 io_u->buflen = 0;
1396                 io_u->resid = 0;
1397                 io_u->end_io = NULL;
1398         }
1399
1400         if (io_u) {
1401                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1402                 io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1403                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1404                                  IO_U_F_VER_LIST);
1405
1406                 io_u->error = 0;
1407                 io_u->acct_ddir = -1;
1408                 td->cur_depth++;
1409                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1410                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1411                 io_u->ipo = NULL;
1412         } else if (td_async_processing(td)) {
1413                 /*
1414                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1415                  * return one
1416                  */
1417                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1418                 ret = pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1419                 assert(ret == 0);
1420                 goto again;
1421         }
1422
1423         if (needs_lock)
1424                 __td_io_u_unlock(td);
1425
1426         return io_u;
1427 }
1428
1429 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1430 {
1431         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1432                 return false;
1433         if (!td->trim_entries)
1434                 return false;
1435
1436         if (td->trim_batch) {
1437                 td->trim_batch--;
1438                 if (get_next_trim(td, io_u))
1439                         return true;
1440         } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1441                      td->last_ddir != DDIR_READ) {
1442                 td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1443                 if (!td->trim_batch)
1444                         td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1445                 if (get_next_trim(td, io_u))
1446                         return true;
1447         }
1448
1449         return false;
1450 }
1451
1452 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1453 {
1454         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1455                 return false;
1456
1457         if (td->io_hist_len) {
1458                 int get_verify = 0;
1459
1460                 if (td->verify_batch)
1461                         get_verify = 1;
1462                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1463                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1464                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1465                         if (!td->verify_batch)
1466                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1467                         get_verify = 1;
1468                 }
1469
1470                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1471                         td->verify_batch--;
1472                         return true;
1473                 }
1474         }
1475
1476         return false;
1477 }
1478
1479 /*
1480  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1481  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1482  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1483  * we can expect from a device.
1484  */
1485 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1486 {
1487         unsigned long long i, nr_blocks = io_u->buflen >> 9;
1488         unsigned int offset;
1489         uint64_t boffset, *iptr;
1490         char *p;
1491
1492         if (!nr_blocks)
1493                 return;
1494
1495         p = io_u->xfer_buf;
1496         boffset = io_u->offset;
1497
1498         if (io_u->buf_filled_len)
1499                 io_u->buf_filled_len = 0;
1500
1501         /*
1502          * Generate random index between 0..7. We do chunks of 512b, if
1503          * we assume a cacheline is 64 bytes, then we have 8 of those.
1504          * Scramble content within the blocks in the same cacheline to
1505          * speed things up.
1506          */
1507         offset = (io_u->start_time.tv_nsec ^ boffset) & 7;
1508
1509         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1510                 /*
1511                  * Fill offset into start of cacheline, time into end
1512                  * of cacheline
1513                  */
1514                 iptr = (void *) p + (offset << 6);
1515                 *iptr = boffset;
1516
1517                 iptr = (void *) p + 64 - 2 * sizeof(uint64_t);
1518                 iptr[0] = io_u->start_time.tv_sec;
1519                 iptr[1] = io_u->start_time.tv_nsec;
1520
1521                 p += 512;
1522                 boffset += 512;
1523         }
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1528  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped, populated and submitted.
1529  */
1530 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1531 {
1532         struct fio_file *f;
1533         struct io_u *io_u;
1534         int do_scramble = 0;
1535         long ret = 0;
1536
1537         io_u = __get_io_u(td);
1538         if (!io_u) {
1539                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1540                 return NULL;
1541         }
1542
1543         if (check_get_verify(td, io_u))
1544                 goto out;
1545         if (check_get_trim(td, io_u))
1546                 goto out;
1547
1548         /*
1549          * from a requeue, io_u already setup
1550          */
1551         if (io_u->file)
1552                 goto out;
1553
1554         /*
1555          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1556          */
1557         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1558                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1559                         goto err_put;
1560         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1561                 ret = -EBUSY;
1562                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1563                 goto err_put;
1564         }
1565
1566         f = io_u->file;
1567         if (!f) {
1568                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1569                 goto err_put;
1570         }
1571
1572         assert(fio_file_open(f));
1573
1574         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1575                 if (!io_u->buflen && !td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO)) {
1576                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1577                         goto err_put;
1578                 }
1579
1580                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1581                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1582
1583                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1584                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1585                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1586                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1587                                         io_u->buflen);
1588                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1589                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS) &&
1590                                    !(td->flags & TD_F_DO_VERIFY))
1591                                 do_scramble = 1;
1592                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1593                         /*
1594                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1595                          * buffer is used for writes it is refilled.
1596                          */
1597                         io_u->buf_filled_len = 0;
1598                 }
1599         }
1600
1601         /*
1602          * Set io data pointers.
1603          */
1604         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1605         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1606
1607 out:
1608         assert(io_u->file);
1609         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1610                 if (!td->o.disable_lat)
1611                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1612
1613                 if (do_scramble)
1614                         small_content_scramble(io_u);
1615
1616                 return io_u;
1617         }
1618 err_put:
1619         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1620         put_io_u(td, io_u);
1621         return ERR_PTR(ret);
1622 }
1623
1624 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1625 {
1626         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1627
1628         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1629                 return;
1630
1631         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%llu\n",
1632                 io_u->file ? " on file " : "",
1633                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1634                 strerror(io_u->error),
1635                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1636                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1637
1638         if (td->io_ops->errdetails) {
1639                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1640
1641                 log_err("fio: %s\n", err);
1642                 free(err);
1643         }
1644
1645         if (!td->error)
1646                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1647 }
1648
1649 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1650 {
1651         __io_u_log_error(td, io_u);
1652         if (td->parent)
1653                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1654 }
1655
1656 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1657 {
1658         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1659                         || td->o.gtod_reduce;
1660 }
1661
1662 static void trim_block_info(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1663 {
1664         uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1665
1666         if (BLOCK_INFO_STATE(*info) >= BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE)
1667                 return;
1668
1669         *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED, BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1670 }
1671
1672 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1673                                   struct io_completion_data *icd,
1674                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1675 {
1676         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1677         unsigned long long llnsec = 0;
1678
1679         if (td->parent)
1680                 td = td->parent;
1681
1682         if (!td->o.stats || td_ioengine_flagged(td, FIO_NOSTATS))
1683                 return;
1684
1685         if (no_reduce)
1686                 llnsec = ntime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1687
1688         if (!td->o.disable_lat) {
1689                 unsigned long long tnsec;
1690
1691                 tnsec = ntime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1692                 add_lat_sample(td, idx, tnsec, bytes, io_u->offset);
1693
1694                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1695                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1696
1697                         if (ops->io_u_lat)
1698                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tnsec);
1699                 }
1700
1701                 if (td->o.max_latency && tnsec > td->o.max_latency) {
1702                         icd->error = ETIMEDOUT;
1703                         lat_fatal(td, tnsec, td->o.max_latency);
1704                 }
1705                 if (td->o.latency_target && tnsec > td->o.latency_target) {
1706                         if (lat_target_failed(td)) {
1707                                 icd->error = ETIMEDOUT;
1708                                 lat_fatal(td, tnsec, td->o.latency_target);
1709                         }
1710                 }
1711         }
1712
1713         if (ddir_rw(idx)) {
1714                 if (!td->o.disable_clat) {
1715                         add_clat_sample(td, idx, llnsec, bytes, io_u->offset);
1716                         io_u_mark_latency(td, llnsec);
1717                 }
1718
1719                 if (!td->o.disable_bw && per_unit_log(td->bw_log))
1720                         add_bw_sample(td, io_u, bytes, llnsec);
1721
1722                 if (no_reduce && per_unit_log(td->iops_log))
1723                         add_iops_sample(td, io_u, bytes);
1724         } else if (ddir_sync(idx) && !td->o.disable_clat)
1725                 add_sync_clat_sample(&td->ts, llnsec);
1726
1727         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM)
1728                 trim_block_info(td, io_u);
1729 }
1730
1731 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
1732                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
1733 {
1734         int idx;
1735
1736         if (!f)
1737                 return;
1738
1739         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
1740                 f->first_write = offset;
1741         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
1742                 f->last_write = offset + bytes;
1743
1744         if (!f->last_write_comp)
1745                 return;
1746
1747         idx = f->last_write_idx++;
1748         f->last_write_comp[idx] = offset;
1749         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
1750                 f->last_write_idx = 0;
1751 }
1752
1753 static bool should_account(struct thread_data *td)
1754 {
1755         if (td->parent)
1756                 td = td->parent;
1757
1758         return lat_step_account(td) && ramp_time_over(td) &&
1759                 (td->runstate == TD_RUNNING || td->runstate == TD_VERIFYING);
1760 }
1761
1762 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1763                          struct io_completion_data *icd)
1764 {
1765         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1766         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1767         struct fio_file *f = io_u->file;
1768
1769         dprint_io_u(io_u, "complete");
1770
1771         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1772         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1773
1774         /*
1775          * Mark IO ok to verify
1776          */
1777         if (io_u->ipo) {
1778                 /*
1779                  * Remove errored entry from the verification list
1780                  */
1781                 if (io_u->error)
1782                         unlog_io_piece(td, io_u);
1783                 else {
1784                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1785                         write_barrier();
1786                 }
1787         }
1788
1789         if (ddir_sync(ddir)) {
1790                 td->last_was_sync = true;
1791                 if (f) {
1792                         f->first_write = -1ULL;
1793                         f->last_write = -1ULL;
1794                 }
1795                 if (should_account(td))
1796                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, io_u->buflen);
1797                 return;
1798         }
1799
1800         td->last_was_sync = false;
1801         td->last_ddir = ddir;
1802
1803         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1804                 unsigned long long bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1805                 int ret;
1806
1807                 td->io_blocks[ddir]++;
1808                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1809
1810                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST)) {
1811                         td->this_io_blocks[ddir]++;
1812                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1813                 }
1814
1815                 if (ddir == DDIR_WRITE)
1816                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
1817
1818                 if (should_account(td))
1819                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1820
1821                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1822
1823                 if (io_u->end_io) {
1824                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1825                         io_u = *io_u_ptr;
1826                         if (ret && !icd->error)
1827                                 icd->error = ret;
1828                 }
1829         } else if (io_u->error) {
1830                 icd->error = io_u->error;
1831                 io_u_log_error(td, io_u);
1832         }
1833         if (icd->error) {
1834                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1835
1836                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1837                         return;
1838
1839                 /*
1840                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1841                  * and clear all the errors.
1842                  */
1843                 update_error_count(td, icd->error);
1844                 td_clear_error(td);
1845                 icd->error = 0;
1846                 if (io_u)
1847                         io_u->error = 0;
1848         }
1849 }
1850
1851 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1852                      int nr)
1853 {
1854         int ddir;
1855
1856         if (!gtod_reduce(td))
1857                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1858
1859         icd->nr = nr;
1860
1861         icd->error = 0;
1862         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1863                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1864 }
1865
1866 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1867                           struct io_completion_data *icd)
1868 {
1869         struct io_u *io_u;
1870         int i;
1871
1872         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1873                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1874
1875                 io_completed(td, &io_u, icd);
1876
1877                 if (io_u)
1878                         put_io_u(td, io_u);
1879         }
1880 }
1881
1882 /*
1883  * Complete a single io_u for the sync engines.
1884  */
1885 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1886 {
1887         struct io_completion_data icd;
1888         int ddir;
1889
1890         init_icd(td, &icd, 1);
1891         io_completed(td, &io_u, &icd);
1892
1893         if (io_u)
1894                 put_io_u(td, io_u);
1895
1896         if (icd.error) {
1897                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1898                 return -1;
1899         }
1900
1901         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1902                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1903
1904         return 0;
1905 }
1906
1907 /*
1908  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1909  */
1910 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
1911 {
1912         struct io_completion_data icd;
1913         struct timespec *tvp = NULL;
1914         int ret, ddir;
1915         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1916
1917         dprint(FD_IO, "io_u_queued_complete: min=%d\n", min_evts);
1918
1919         if (!min_evts)
1920                 tvp = &ts;
1921         else if (min_evts > td->cur_depth)
1922                 min_evts = td->cur_depth;
1923
1924         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
1925          * set incorrectly */
1926         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
1927         if (ret < 0) {
1928                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1929                 return ret;
1930         } else if (!ret)
1931                 return ret;
1932
1933         init_icd(td, &icd, ret);
1934         ios_completed(td, &icd);
1935         if (icd.error) {
1936                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1937                 return -1;
1938         }
1939
1940         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1941                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1942
1943         return ret;
1944 }
1945
1946 /*
1947  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1948  */
1949 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1950 {
1951         if (!td->o.disable_slat && ramp_time_over(td) && td->o.stats) {
1952                 unsigned long slat_time;
1953
1954                 slat_time = ntime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1955
1956                 if (td->parent)
1957                         td = td->parent;
1958
1959                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1960                                 io_u->offset);
1961         }
1962 }
1963
1964 /*
1965  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1966  */
1967 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1968 {
1969         unsigned int v;
1970
1971         if (!td->o.dedupe_percentage)
1972                 return &td->buf_state;
1973         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
1974                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
1975                 return &td->buf_state;
1976         }
1977
1978         v = rand_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
1979
1980         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1981                 return &td->buf_state_prev;
1982
1983         return &td->buf_state;
1984 }
1985
1986 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1987 {
1988         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1989                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
1990         else if (rs == &td->buf_state)
1991                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1992 }
1993
1994 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned long long min_write,
1995                     unsigned long long max_bs)
1996 {
1997         struct thread_options *o = &td->o;
1998
1999         if (o->mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
2000                 return;
2001
2002         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
2003                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
2004                 struct frand_state *rs;
2005                 unsigned long long left = max_bs;
2006                 unsigned long long this_write;
2007
2008                 do {
2009                         rs = get_buf_state(td);
2010
2011                         min_write = min(min_write, left);
2012
2013                         if (perc) {
2014                                 this_write = min_not_zero(min_write,
2015                                                         (unsigned long long) td->o.compress_chunk);
2016
2017                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2018                                         this_write, this_write,
2019                                         o->buffer_pattern,
2020                                         o->buffer_pattern_bytes);
2021                         } else {
2022                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
2023                                 this_write = min_write;
2024                         }
2025
2026                         buf += this_write;
2027                         left -= this_write;
2028                         save_buf_state(td, rs);
2029                 } while (left);
2030         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2031                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2032         else if (o->zero_buffers)
2033                 memset(buf, 0, max_bs);
2034         else
2035                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2036 }
2037
2038 /*
2039  * "randomly" fill the buffer contents
2040  */
2041 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2042                       unsigned long long min_write, unsigned long long max_bs)
2043 {
2044         io_u->buf_filled_len = 0;
2045         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2046 }
2047
2048 static int do_sync_file_range(const struct thread_data *td,
2049                               struct fio_file *f)
2050 {
2051         off64_t offset, nbytes;
2052
2053         offset = f->first_write;
2054         nbytes = f->last_write - f->first_write;
2055
2056         if (!nbytes)
2057                 return 0;
2058
2059         return sync_file_range(f->fd, offset, nbytes, td->o.sync_file_range);
2060 }
2061
2062 int do_io_u_sync(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2063 {
2064         int ret;
2065
2066         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
2067                 ret = fsync(io_u->file->fd);
2068         } else if (io_u->ddir == DDIR_DATASYNC) {
2069 #ifdef CONFIG_FDATASYNC
2070                 ret = fdatasync(io_u->file->fd);
2071 #else
2072                 ret = io_u->xfer_buflen;
2073                 io_u->error = EINVAL;
2074 #endif
2075         } else if (io_u->ddir == DDIR_SYNC_FILE_RANGE)
2076                 ret = do_sync_file_range(td, io_u->file);
2077         else {
2078                 ret = io_u->xfer_buflen;
2079                 io_u->error = EINVAL;
2080         }
2081
2082         if (ret < 0)
2083                 io_u->error = errno;
2084
2085         return ret;
2086 }
2087
2088 int do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2089 {
2090 #ifndef FIO_HAVE_TRIM
2091         io_u->error = EINVAL;
2092         return 0;
2093 #else
2094         struct fio_file *f = io_u->file;
2095         int ret;
2096
2097         ret = os_trim(f, io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
2098         if (!ret)
2099                 return io_u->xfer_buflen;
2100
2101         io_u->error = ret;
2102         return 0;
2103 #endif
2104 }