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
  11 struct io_completion_data {
  12         int nr;                         /* input */
  13
  14         int error;                      /* output */
  15         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  16         struct timeval time;            /* output */
  17 };
  18
  19 /*
  20  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  21  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  22  */
  23 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  24 {
  25         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  26         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  27
  28         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  29
  30         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  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 long long block;
  41         unsigned int blocks, nr_blocks;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45         blocks = 0;
  46
  47         while (nr_blocks) {
  48                 unsigned int this_blocks, mask;
  49                 unsigned int idx, bit;
  50
  51                 /*
  52                  * If we have a mixed random workload, we may
  53                  * encounter blocks we already did IO to.
  54                  */
  55                 if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block)) {
  56                         if (!blocks)
  57                                 blocks = 1;
  58                         break;
  59                 }
  60
  61                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  62                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  63
  64                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  65
  66                 this_blocks = nr_blocks;
  67                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  68                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  69
  70                 if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  71                         mask = -1U;
  72                 else
  73                         mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  74
  75                 f->file_map[idx] |= mask;
  76                 nr_blocks -= this_blocks;
  77                 blocks += this_blocks;
  78                 block += this_blocks;
  79         }
  80
  81         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  82                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  83 }
  84
  85 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  86                                      enum fio_ddir ddir)
  87 {
  88         unsigned long long max_blocks;
  89         unsigned long long max_size;
  90
  91         /*
  92          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  93          */
  94         max_size = f->io_size;
  95         if (max_size > f->real_file_size)
  96                 max_size = f->real_file_size;
  97
  98         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
  99         if (!max_blocks)
 100                 return 0;
 101
 102         return max_blocks;
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Return the next free block in the map.
 107  */
 108 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 109                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 110 {
 111         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 112         int i;
 113
 114         i = f->last_free_lookup;
 115         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 116         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 117                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 118                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 119                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 120                                 break;
 121                         f->last_free_lookup = i;
 122                         return 0;
 123                 }
 124
 125                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 126                 i++;
 127         }
 128
 129         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 130         return 1;
 131 }
 132
 133 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 134                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 135 {
 136         unsigned long long r;
 137         int loops = 5;
 138
 139         do {
 140                 r = os_random_long(&td->random_state);
 141                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 142                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 143                         * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 144
 145                 /*
 146                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 147                  */
 148                 if (!file_randommap(td, f))
 149                         return 0;
 150
 151                 /*
 152                  * calculate map offset and check if it's free
 153                  */
 154                 if (random_map_free(f, *b))
 155                         return 0;
 156
 157                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 158                                                                         *b);
 159         } while (--loops);
 160
 161         /*
 162          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 163          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 164          * block from there.
 165          */
 166         loops = 10;
 167         do {
 168                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 169                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 170                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 171                         return 0;
 172
 173                 r = os_random_long(&td->random_state);
 174         } while (--loops);
 175
 176         /*
 177          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 178          */
 179         f->last_free_lookup = 0;
 180         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 181 }
 182
 183 /*
 184  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 185  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 186  * the last io issued.
 187  */
 188 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 189 {
 190         struct fio_file *f = io_u->file;
 191         unsigned long long b;
 192         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 193
 194         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 195                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 196
 197                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 198                         return 1;
 199         } else {
 200                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 201                         if (!td_random(td) ||
 202                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 203                                 return 1;
 204                 } else
 205                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 206         }
 207
 208         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 209         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 210                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 211                                         io_u->offset, f->io_size);
 212                 return 1;
 213         }
 214
 215         io_u->offset += f->file_offset;
 216         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 217                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 218                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 219                 return 1;
 220         }
 221
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 static inline int is_power_of_2(unsigned int val)
 226 {
 227         return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
 228 }
 229
 230 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 231 {
 232         const int ddir = io_u->ddir;
 233         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 234         unsigned int minbs, maxbs;
 235         long r;
 236
 237         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 238         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 239
 240         if (minbs == maxbs)
 241                 buflen = minbs;
 242         else {
 243                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 244                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 245                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 246                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 247                         if (buflen < minbs)
 248                                 buflen = minbs;
 249                 } else {
 250                         long perc = 0;
 251                         unsigned int i;
 252
 253                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 254                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 255
 256                                 buflen = bsp->bs;
 257                                 perc += bsp->perc;
 258                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
 259                                         break;
 260                         }
 261                 }
 262                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 263                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 264         }
 265
 266         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 267                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 268                                                 minbs, ddir);
 269                 buflen = minbs;
 270         }
 271
 272         return buflen;
 273 }
 274
 275 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 276 {
 277         unsigned int diff;
 278
 279         /*
 280          * we do time or byte based switch. this is needed because
 281          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 282          * whereas reads do not.
 283          */
 284         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 285         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 286 }
 287
 288 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 289 {
 290         unsigned int v;
 291         long r;
 292
 293         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 294         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 295         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 296                 return DDIR_READ;
 297
 298         return DDIR_WRITE;
 299 }
 300
 301 /*
 302  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 303  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 304  * necessary.
 305  */
 306 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 307 {
 308         if (td_rw(td)) {
 309                 /*
 310                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 311                  */
 312                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 313                         unsigned long long max_bytes;
 314                         enum fio_ddir ddir;
 315
 316                         /*
 317                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 318                          * one data direction, to avoid overflowing the
 319                          * ranges too much
 320                          */
 321                         ddir = get_rand_ddir(td);
 322                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 323                         if (max_bytes >=
 324                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 325                                 if (!td->rw_end_set[ddir]) {
 326                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 327                                         fio_gettime(&td->rw_end[ddir], NULL);
 328                                 }
 329
 330                                 ddir ^= 1;
 331                         }
 332
 333                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 334                                 set_rwmix_bytes(td);
 335
 336                         td->rwmix_ddir = ddir;
 337                 }
 338                 return td->rwmix_ddir;
 339         } else if (td_read(td))
 340                 return DDIR_READ;
 341         else
 342                 return DDIR_WRITE;
 343 }
 344
 345 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 346 {
 347         int ret = put_file(td, f);
 348
 349         if (ret)
 350                 td_verror(td, ret, "file close");
 351 }
 352
 353 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 354 {
 355         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 356         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 357
 358         if (io_u->file)
 359                 put_file_log(td, io_u->file);
 360
 361         io_u->file = NULL;
 362         flist_del(&io_u->list);
 363         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 364         td->cur_depth--;
 365 }
 366
 367 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 368 {
 369         struct io_u *__io_u = *io_u;
 370
 371         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 372
 373         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 374         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 375                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 376
 377         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 378
 379         flist_del(&__io_u->list);
 380         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 381         td->cur_depth--;
 382         *io_u = NULL;
 383 }
 384
 385 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 386 {
 387         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 388                 goto out;
 389
 390         /*
 391          * see if it's time to sync
 392          */
 393         if (td->o.fsync_blocks &&
 394            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 395              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 396                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 397                 goto out;
 398         }
 399
 400         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 401
 402         /*
 403          * See if it's time to switch to a new zone
 404          */
 405         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 406                 td->zone_bytes = 0;
 407                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 408                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 409         }
 410
 411         /*
 412          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 413          * position.
 414          */
 415         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 416                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 417                 return 1;
 418         }
 419
 420         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 421         if (!io_u->buflen) {
 422                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 423                 return 1;
 424         }
 425
 426         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 427                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 428                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 429                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 430                 return 1;
 431         }
 432
 433         /*
 434          * mark entry before potentially trimming io_u
 435          */
 436         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 437                 mark_random_map(td, io_u);
 438
 439         /*
 440          * If using a write iolog, store this entry.
 441          */
 442 out:
 443         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 444         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 445         log_io_u(td, io_u);
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 450 {
 451         int index = 0;
 452
 453         switch (nr) {
 454         default:
 455                 index = 6;
 456                 break;
 457         case 33 ... 64:
 458                 index = 5;
 459                 break;
 460         case 17 ... 32:
 461                 index = 4;
 462                 break;
 463         case 9 ... 16:
 464                 index = 3;
 465                 break;
 466         case 5 ... 8:
 467                 index = 2;
 468                 break;
 469         case 1 ... 4:
 470                 index = 1;
 471         case 0:
 472                 break;
 473         }
 474
 475         map[index]++;
 476 }
 477
 478 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 479 {
 480         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 481         td->ts.total_submit++;
 482 }
 483
 484 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 485 {
 486         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 487         td->ts.total_complete++;
 488 }
 489
 490 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 491 {
 492         int index = 0;
 493
 494         switch (td->cur_depth) {
 495         default:
 496                 index = 6;
 497                 break;
 498         case 32 ... 63:
 499                 index = 5;
 500                 break;
 501         case 16 ... 31:
 502                 index = 4;
 503                 break;
 504         case 8 ... 15:
 505                 index = 3;
 506                 break;
 507         case 4 ... 7:
 508                 index = 2;
 509                 break;
 510         case 2 ... 3:
 511                 index = 1;
 512         case 1:
 513                 break;
 514         }
 515
 516         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 517 }
 518
 519 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 520 {
 521         int index = 0;
 522
 523         assert(usec < 1000);
 524
 525         switch (usec) {
 526         case 750 ... 999:
 527                 index = 9;
 528                 break;
 529         case 500 ... 749:
 530                 index = 8;
 531                 break;
 532         case 250 ... 499:
 533                 index = 7;
 534                 break;
 535         case 100 ... 249:
 536                 index = 6;
 537                 break;
 538         case 50 ... 99:
 539                 index = 5;
 540                 break;
 541         case 20 ... 49:
 542                 index = 4;
 543                 break;
 544         case 10 ... 19:
 545                 index = 3;
 546                 break;
 547         case 4 ... 9:
 548                 index = 2;
 549                 break;
 550         case 2 ... 3:
 551                 index = 1;
 552         case 0 ... 1:
 553                 break;
 554         }
 555
 556         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 557         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 558 }
 559
 560 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 561 {
 562         int index = 0;
 563
 564         switch (msec) {
 565         default:
 566                 index = 11;
 567                 break;
 568         case 1000 ... 1999:
 569                 index = 10;
 570                 break;
 571         case 750 ... 999:
 572                 index = 9;
 573                 break;
 574         case 500 ... 749:
 575                 index = 8;
 576                 break;
 577         case 250 ... 499:
 578                 index = 7;
 579                 break;
 580         case 100 ... 249:
 581                 index = 6;
 582                 break;
 583         case 50 ... 99:
 584                 index = 5;
 585                 break;
 586         case 20 ... 49:
 587                 index = 4;
 588                 break;
 589         case 10 ... 19:
 590                 index = 3;
 591                 break;
 592         case 4 ... 9:
 593                 index = 2;
 594                 break;
 595         case 2 ... 3:
 596                 index = 1;
 597         case 0 ... 1:
 598                 break;
 599         }
 600
 601         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 602         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 603 }
 604
 605 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 606 {
 607         if (usec < 1000)
 608                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 609         else
 610                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Get next file to service by choosing one at random
 615  */
 616 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 617                                            int badf)
 618 {
 619         struct fio_file *f;
 620         int fno;
 621
 622         do {
 623                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 624
 625                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 626                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 627                 f = td->files[fno];
 628                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 629                         continue;
 630
 631                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 632                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 633                         return f;
 634                 }
 635         } while (1);
 636 }
 637
 638 /*
 639  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 640  */
 641 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 642                                          int badf)
 643 {
 644         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 645         struct fio_file *f;
 646
 647         do {
 648                 f = td->files[td->next_file];
 649
 650                 td->next_file++;
 651                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 652                         td->next_file = 0;
 653
 654                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 655                         f = NULL;
 656                         continue;
 657                 }
 658
 659                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 660                         break;
 661
 662                 f = NULL;
 663         } while (td->next_file != old_next_file);
 664
 665         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 666         return f;
 667 }
 668
 669 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 670 {
 671         struct fio_file *f;
 672
 673         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 674
 675         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 676                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 677                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 678                                                   td->nr_done_files,
 679                                                   td->o.nr_files);
 680                 return NULL;
 681         }
 682
 683         f = td->file_service_file;
 684         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN)) {
 685                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 686                         goto out;
 687                 if (td->file_service_left--)
 688                         goto out;
 689         }
 690
 691         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 692             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 693                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 694         else
 695                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 696
 697         td->file_service_file = f;
 698         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 699 out:
 700         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 701         return f;
 702 }
 703
 704 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 705 {
 706         struct fio_file *f;
 707
 708         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 709                 return NULL;
 710
 711         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 712                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 713         else
 714                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 715
 716         return f;
 717 }
 718
 719 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 720 {
 721         struct fio_file *f;
 722
 723         do {
 724                 f = get_next_file(td);
 725                 if (!f)
 726                         return 1;
 727
 728 set_file:
 729                 io_u->file = f;
 730                 get_file(f);
 731
 732                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 733                         break;
 734
 735                 /*
 736                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 737                  * way we preserve queueing etc.
 738                  */
 739                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 740                         put_file_log(td, f);
 741                         fio_file_reset(f);
 742                         goto set_file;
 743                 }
 744
 745                 /*
 746                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 747                  * do that here.
 748                  */
 749                 io_u->file = NULL;
 750                 td_io_close_file(td, f);
 751                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 752                 td->nr_done_files++;
 753
 754                 /*
 755                  * probably not the right place to do this, but see
 756                  * if we need to open a new file
 757                  */
 758                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 759                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 760                         f = find_next_new_file(td);
 761
 762                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 763                                 return 1;
 764
 765                         goto set_file;
 766                 }
 767         } while (1);
 768
 769         return 0;
 770 }
 771
 772
 773 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 774 {
 775         struct io_u *io_u = NULL;
 776
 777         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 778                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 779         else if (!queue_full(td)) {
 780                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 781
 782                 io_u->buflen = 0;
 783                 io_u->resid = 0;
 784                 io_u->file = NULL;
 785                 io_u->end_io = NULL;
 786         }
 787
 788         if (io_u) {
 789                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 790                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 791
 792                 io_u->error = 0;
 793                 flist_del(&io_u->list);
 794                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 795                 td->cur_depth++;
 796         }
 797
 798         return io_u;
 799 }
 800
 801 /*
 802  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 803  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 804  */
 805 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 806 {
 807         struct fio_file *f;
 808         struct io_u *io_u;
 809
 810         io_u = __get_io_u(td);
 811         if (!io_u) {
 812                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 813                 return NULL;
 814         }
 815
 816         /*
 817          * from a requeue, io_u already setup
 818          */
 819         if (io_u->file)
 820                 goto out;
 821
 822         /*
 823          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 824          */
 825         if (td->o.read_iolog_file) {
 826                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 827                         goto err_put;
 828         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 829                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 830                 goto err_put;
 831         }
 832
 833         f = io_u->file;
 834         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 835
 836         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 837                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 838                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 839                         goto err_put;
 840                 }
 841
 842                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 843
 844                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 845                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 846                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 847                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 848         }
 849
 850         /*
 851          * Set io data pointers.
 852          */
 853         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 854         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 855         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 856
 857 out:
 858         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 859                 if (!td->o.disable_slat)
 860                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 861                 return io_u;
 862         }
 863 err_put:
 864         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 865         put_io_u(td, io_u);
 866         return NULL;
 867 }
 868
 869 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 870 {
 871         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 872
 873         log_err("fio: io_u error");
 874
 875         if (io_u->file)
 876                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 877
 878         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 879
 880         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 881                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 882
 883         if (!td->error)
 884                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 885 }
 886
 887 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 888                          struct io_completion_data *icd)
 889 {
 890         /*
 891          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
 892          * initialized, silence that warning.
 893          */
 894         unsigned long uninitialized_var(usec);
 895
 896         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 897
 898         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 899         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 900
 901         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 902                 td->last_was_sync = 1;
 903                 return;
 904         }
 905
 906         td->last_was_sync = 0;
 907
 908         if (!io_u->error) {
 909                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 910                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 911                 int ret;
 912
 913                 td->io_blocks[idx]++;
 914                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 915                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 916
 917                 if (ramp_time_over(td)) {
 918                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
 919                                 usec = utime_since(&io_u->issue_time,
 920                                                         &icd->time);
 921
 922                         if (!td->o.disable_clat) {
 923                                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 924                                 io_u_mark_latency(td, usec);
 925                         }
 926                         if (!td->o.disable_bw)
 927                                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 928                 }
 929
 930                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 931                     td->o.do_verify &&
 932                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 933                         log_io_piece(td, io_u);
 934
 935                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 936
 937                 if (io_u->end_io) {
 938                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 939                         if (ret && !icd->error)
 940                                 icd->error = ret;
 941                 }
 942         } else {
 943                 icd->error = io_u->error;
 944                 io_u_log_error(td, io_u);
 945         }
 946 }
 947
 948 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
 949                      int nr)
 950 {
 951         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
 952                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
 953
 954         icd->nr = nr;
 955
 956         icd->error = 0;
 957         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 958 }
 959
 960 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 961                           struct io_completion_data *icd)
 962 {
 963         struct io_u *io_u;
 964         int i;
 965
 966         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 967                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 968
 969                 io_completed(td, io_u, icd);
 970                 put_io_u(td, io_u);
 971         }
 972 }
 973
 974 /*
 975  * Complete a single io_u for the sync engines.
 976  */
 977 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 978 {
 979         struct io_completion_data icd;
 980
 981         init_icd(td, &icd, 1);
 982         io_completed(td, io_u, &icd);
 983         put_io_u(td, io_u);
 984
 985         if (!icd.error)
 986                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 987
 988         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 989         return -1;
 990 }
 991
 992 /*
 993  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 994  */
 995 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
 996 {
 997         struct io_completion_data icd;
 998         struct timespec *tvp = NULL;
 999         int ret;
1000         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1001
1002         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1003
1004         if (!min_evts)
1005                 tvp = &ts;
1006
1007         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1008         if (ret < 0) {
1009                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1010                 return ret;
1011         } else if (!ret)
1012                 return ret;
1013
1014         init_icd(td, &icd, ret);
1015         ios_completed(td, &icd);
1016         if (!icd.error)
1017                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
1018
1019         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1020         return -1;
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1025  */
1026 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1027 {
1028         if (!td->o.disable_slat) {
1029                 unsigned long slat_time;
1030
1031                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1032                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * "randomly" fill the buffer contents
1038  */
1039 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1040                       unsigned int max_bs)
1041 {
1042         long *ptr = io_u->buf;
1043
1044         if (!td->o.zero_buffers) {
1045                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1046                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1047                         ptr++;
1048                 }
1049         } else
1050                 memset(ptr, 0, max_bs);
1051 }