io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11
  12 struct io_completion_data {
  13         int nr;                         /* input */
  14
  15         int error;                      /* output */
  16         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  17         struct timeval time;            /* output */
  18 };
  19
  20 /*
  21  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  22  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  23  */
  24 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  25 {
  26         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  27         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  28
  29         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  30
  31         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  32 }
  33
  34 /*
  35  * Mark a given offset as used in the map.
  36  */
  37 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  38 {
  39         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  40         struct fio_file *f = io_u->file;
  41         unsigned long long block;
  42         unsigned int blocks, nr_blocks;
  43
  44         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  45         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  46         blocks = 0;
  47
  48         while (nr_blocks) {
  49                 unsigned int this_blocks, mask;
  50                 unsigned int idx, bit;
  51
  52                 /*
  53                  * If we have a mixed random workload, we may
  54                  * encounter blocks we already did IO to.
  55                  */
  56                 if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block)) {
  57                         if (!blocks)
  58                                 blocks = 1;
  59                         break;
  60                 }
  61
  62                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  63                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  64
  65                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  66
  67                 this_blocks = nr_blocks;
  68                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  69                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  70
  71                 if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  72                         mask = -1U;
  73                 else
  74                         mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  75
  76                 f->file_map[idx] |= mask;
  77                 nr_blocks -= this_blocks;
  78                 blocks += this_blocks;
  79                 block += this_blocks;
  80         }
  81
  82         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  83                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  84 }
  85
  86 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  87                                      enum fio_ddir ddir)
  88 {
  89         unsigned long long max_blocks;
  90         unsigned long long max_size;
  91
  92         /*
  93          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  94          */
  95         max_size = f->io_size;
  96         if (max_size > f->real_file_size)
  97                 max_size = f->real_file_size;
  98
  99         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 100         if (!max_blocks)
 101                 return 0;
 102
 103         return max_blocks;
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Return the next free block in the map.
 108  */
 109 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 110                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 111 {
 112         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 113         int i;
 114
 115         i = f->last_free_lookup;
 116         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 117         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size &&
 118                 (*b) * min_bs < f->io_size) {
 119                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 120                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 121                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 122                                 break;
 123                         f->last_free_lookup = i;
 124                         return 0;
 125                 }
 126
 127                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 128                 i++;
 129         }
 130
 131         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 132         return 1;
 133 }
 134
 135 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 136                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 137 {
 138         unsigned long long r;
 139         int loops = 5;
 140
 141         do {
 142                 r = os_random_long(&td->random_state);
 143                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 144                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 145                         * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 146
 147                 /*
 148                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 149                  */
 150                 if (!file_randommap(td, f))
 151                         return 0;
 152
 153                 /*
 154                  * calculate map offset and check if it's free
 155                  */
 156                 if (random_map_free(f, *b))
 157                         return 0;
 158
 159                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 160                                                                         *b);
 161         } while (--loops);
 162
 163         /*
 164          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 165          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 166          * block from there.
 167          */
 168         loops = 10;
 169         do {
 170                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 171                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 172                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 173                         return 0;
 174
 175                 r = os_random_long(&td->random_state);
 176         } while (--loops);
 177
 178         /*
 179          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 180          */
 181         f->last_free_lookup = 0;
 182         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 183 }
 184
 185 /*
 186  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 187  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 188  * the last io issued.
 189  */
 190 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 191 {
 192         struct fio_file *f = io_u->file;
 193         unsigned long long b;
 194         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 195
 196         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 197                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 198
 199                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b)) {
 200                         dprint(FD_IO, "%s: getting rand offset failed\n",
 201                                 f->file_name);
 202                         return 1;
 203                 }
 204         } else {
 205                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 206                         if (!td_random(td) ||
 207                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b)) {
 208                                 dprint(FD_IO, "%s: pos %llu > size %llu\n",
 209                                                 f->file_name, f->last_pos,
 210                                                 f->real_file_size);
 211                                 return 1;
 212                         }
 213                 } else
 214                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 215         }
 216
 217         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 218         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 219                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 220                                         io_u->offset, f->io_size);
 221                 return 1;
 222         }
 223
 224         io_u->offset += f->file_offset;
 225         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 226                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 227                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 228                 return 1;
 229         }
 230
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static inline int is_power_of_2(unsigned int val)
 235 {
 236         return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
 237 }
 238
 239 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 240 {
 241         const int ddir = io_u->ddir;
 242         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 243         unsigned int minbs, maxbs;
 244         long r;
 245
 246         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 247         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 248
 249         if (minbs == maxbs)
 250                 buflen = minbs;
 251         else {
 252                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 253                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 254                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 255                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 256                         if (buflen < minbs)
 257                                 buflen = minbs;
 258                 } else {
 259                         long perc = 0;
 260                         unsigned int i;
 261
 262                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 263                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 264
 265                                 buflen = bsp->bs;
 266                                 perc += bsp->perc;
 267                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
 268                                         break;
 269                         }
 270                 }
 271                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 272                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 273         }
 274
 275         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 276                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 277                                                 minbs, ddir);
 278                 buflen = minbs;
 279         }
 280
 281         return buflen;
 282 }
 283
 284 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 285 {
 286         unsigned int diff;
 287
 288         /*
 289          * we do time or byte based switch. this is needed because
 290          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 291          * whereas reads do not.
 292          */
 293         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 294         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 295 }
 296
 297 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 298 {
 299         unsigned int v;
 300         long r;
 301
 302         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 303         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 304         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 305                 return DDIR_READ;
 306
 307         return DDIR_WRITE;
 308 }
 309
 310 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 311 {
 312         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 313         struct timeval t;
 314         long usec;
 315
 316         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 317                 return ddir;
 318
 319         /*
 320          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 321          * should switch.
 322          */
 323         if (td_rw(td)) {
 324                 /*
 325                  * Other direction does not have too much pending, switch
 326                  */
 327                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 328                         return odir;
 329
 330                 /*
 331                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 332                  * and deduct from both.
 333                  */
 334                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 335                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 336                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 337                 } else {
 338                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 339                         ddir = odir;
 340                 }
 341         } else
 342                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 343
 344         fio_gettime(&t, NULL);
 345         usec_sleep(td, usec);
 346         usec = utime_since_now(&t);
 347
 348         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 349
 350         odir = ddir ^ 1;
 351         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 352                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 353
 354         return ddir;
 355 }
 356
 357 /*
 358  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 359  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 360  * necessary.
 361  */
 362 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 363 {
 364         enum fio_ddir ddir;
 365
 366         if (td_rw(td)) {
 367                 /*
 368                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 369                  */
 370                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 371                         /*
 372                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 373                          * one data direction, to avoid overflowing the
 374                          * ranges too much
 375                          */
 376                         ddir = get_rand_ddir(td);
 377
 378                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 379                                 set_rwmix_bytes(td);
 380
 381                         td->rwmix_ddir = ddir;
 382                 }
 383                 ddir = td->rwmix_ddir;
 384         } else if (td_read(td))
 385                 ddir = DDIR_READ;
 386         else
 387                 ddir = DDIR_WRITE;
 388
 389         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 390         return td->rwmix_ddir;
 391 }
 392
 393 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 394 {
 395         int ret = put_file(td, f);
 396
 397         if (ret)
 398                 td_verror(td, ret, "file close");
 399 }
 400
 401 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 402 {
 403         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 404         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 405
 406         if (io_u->file)
 407                 put_file_log(td, io_u->file);
 408
 409         io_u->file = NULL;
 410         flist_del(&io_u->list);
 411         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 412         td->cur_depth--;
 413 }
 414
 415 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 416 {
 417         struct io_u *__io_u = *io_u;
 418
 419         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 420
 421         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 422         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 423                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 424
 425         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 426
 427         flist_del(&__io_u->list);
 428         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 429         td->cur_depth--;
 430         *io_u = NULL;
 431 }
 432
 433 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 434 {
 435         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 436                 goto out;
 437
 438         /*
 439          * see if it's time to sync
 440          */
 441         if (td->o.fsync_blocks &&
 442            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 443              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 444                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 445                 goto out;
 446         }
 447
 448         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 449
 450         /*
 451          * See if it's time to switch to a new zone
 452          */
 453         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 454                 td->zone_bytes = 0;
 455                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 456                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 457         }
 458
 459         /*
 460          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 461          * position.
 462          */
 463         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 464                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 465                 return 1;
 466         }
 467
 468         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 469         if (!io_u->buflen) {
 470                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 471                 return 1;
 472         }
 473
 474         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 475                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 476                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 477                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 478                 return 1;
 479         }
 480
 481         /*
 482          * mark entry before potentially trimming io_u
 483          */
 484         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 485                 mark_random_map(td, io_u);
 486
 487         /*
 488          * If using a write iolog, store this entry.
 489          */
 490 out:
 491         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 492         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 493         log_io_u(td, io_u);
 494         return 0;
 495 }
 496
 497 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 498 {
 499         int index = 0;
 500
 501         switch (nr) {
 502         default:
 503                 index = 6;
 504                 break;
 505         case 33 ... 64:
 506                 index = 5;
 507                 break;
 508         case 17 ... 32:
 509                 index = 4;
 510                 break;
 511         case 9 ... 16:
 512                 index = 3;
 513                 break;
 514         case 5 ... 8:
 515                 index = 2;
 516                 break;
 517         case 1 ... 4:
 518                 index = 1;
 519         case 0:
 520                 break;
 521         }
 522
 523         map[index]++;
 524 }
 525
 526 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 527 {
 528         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 529         td->ts.total_submit++;
 530 }
 531
 532 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 533 {
 534         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 535         td->ts.total_complete++;
 536 }
 537
 538 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 539 {
 540         int index = 0;
 541
 542         switch (td->cur_depth) {
 543         default:
 544                 index = 6;
 545                 break;
 546         case 32 ... 63:
 547                 index = 5;
 548                 break;
 549         case 16 ... 31:
 550                 index = 4;
 551                 break;
 552         case 8 ... 15:
 553                 index = 3;
 554                 break;
 555         case 4 ... 7:
 556                 index = 2;
 557                 break;
 558         case 2 ... 3:
 559                 index = 1;
 560         case 1:
 561                 break;
 562         }
 563
 564         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 565 }
 566
 567 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 568 {
 569         int index = 0;
 570
 571         assert(usec < 1000);
 572
 573         switch (usec) {
 574         case 750 ... 999:
 575                 index = 9;
 576                 break;
 577         case 500 ... 749:
 578                 index = 8;
 579                 break;
 580         case 250 ... 499:
 581                 index = 7;
 582                 break;
 583         case 100 ... 249:
 584                 index = 6;
 585                 break;
 586         case 50 ... 99:
 587                 index = 5;
 588                 break;
 589         case 20 ... 49:
 590                 index = 4;
 591                 break;
 592         case 10 ... 19:
 593                 index = 3;
 594                 break;
 595         case 4 ... 9:
 596                 index = 2;
 597                 break;
 598         case 2 ... 3:
 599                 index = 1;
 600         case 0 ... 1:
 601                 break;
 602         }
 603
 604         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 605         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 606 }
 607
 608 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 609 {
 610         int index = 0;
 611
 612         switch (msec) {
 613         default:
 614                 index = 11;
 615                 break;
 616         case 1000 ... 1999:
 617                 index = 10;
 618                 break;
 619         case 750 ... 999:
 620                 index = 9;
 621                 break;
 622         case 500 ... 749:
 623                 index = 8;
 624                 break;
 625         case 250 ... 499:
 626                 index = 7;
 627                 break;
 628         case 100 ... 249:
 629                 index = 6;
 630                 break;
 631         case 50 ... 99:
 632                 index = 5;
 633                 break;
 634         case 20 ... 49:
 635                 index = 4;
 636                 break;
 637         case 10 ... 19:
 638                 index = 3;
 639                 break;
 640         case 4 ... 9:
 641                 index = 2;
 642                 break;
 643         case 2 ... 3:
 644                 index = 1;
 645         case 0 ... 1:
 646                 break;
 647         }
 648
 649         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 650         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 651 }
 652
 653 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 654 {
 655         if (usec < 1000)
 656                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 657         else
 658                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 659 }
 660
 661 /*
 662  * Get next file to service by choosing one at random
 663  */
 664 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 665                                            enum fio_file_flags goodf,
 666                                            enum fio_file_flags badf)
 667 {
 668         struct fio_file *f;
 669         int fno;
 670
 671         do {
 672                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 673                 int opened = 0;
 674
 675                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 676                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 677                 f = td->files[fno];
 678                 if (fio_file_done(f))
 679                         continue;
 680
 681                 if (!fio_file_open(f)) {
 682                         int err;
 683
 684                         err = td_io_open_file(td, f);
 685                         if (err)
 686                                 continue;
 687                         opened = 1;
 688                 }
 689
 690                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 691                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 692                         return f;
 693                 }
 694                 if (opened)
 695                         td_io_close_file(td, f);
 696         } while (1);
 697 }
 698
 699 /*
 700  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 701  */
 702 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 703                                          int badf)
 704 {
 705         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 706         struct fio_file *f;
 707
 708         do {
 709                 int opened = 0;
 710
 711                 f = td->files[td->next_file];
 712
 713                 td->next_file++;
 714                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 715                         td->next_file = 0;
 716
 717                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 718                 if (fio_file_done(f)) {
 719                         f = NULL;
 720                         continue;
 721                 }
 722
 723                 if (!fio_file_open(f)) {
 724                         int err;
 725
 726                         err = td_io_open_file(td, f);
 727                         if (err) {
 728                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 729                                         err, f->file_name);
 730                                 f = NULL;
 731                                 continue;
 732                         }
 733                         opened = 1;
 734                 }
 735
 736                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf, f->flags);
 737                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 738                         break;
 739
 740                 if (opened)
 741                         td_io_close_file(td, f);
 742
 743                 f = NULL;
 744         } while (td->next_file != old_next_file);
 745
 746         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 747         return f;
 748 }
 749
 750 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 751 {
 752         struct fio_file *f;
 753
 754         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 755
 756         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 757                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 758                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 759                                                   td->nr_done_files,
 760                                                   td->o.nr_files);
 761                 return NULL;
 762         }
 763
 764         f = td->file_service_file;
 765         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 766                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 767                         goto out;
 768                 if (td->file_service_left--)
 769                         goto out;
 770         }
 771
 772         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 773             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 774                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 775         else
 776                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 777
 778         td->file_service_file = f;
 779         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 780 out:
 781         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 782         return f;
 783 }
 784
 785 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 786 {
 787         struct fio_file *f;
 788
 789         do {
 790                 f = get_next_file(td);
 791                 if (!f)
 792                         return 1;
 793
 794                 io_u->file = f;
 795                 get_file(f);
 796
 797                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 798                         break;
 799
 800                 put_file_log(td, f);
 801                 td_io_close_file(td, f);
 802                 io_u->file = NULL;
 803                 fio_file_set_done(f);
 804                 td->nr_done_files++;
 805                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name, td->nr_done_files, td->o.nr_files);
 806         } while (1);
 807
 808         return 0;
 809 }
 810
 811
 812 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 813 {
 814         struct io_u *io_u = NULL;
 815
 816         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 817                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 818         else if (!queue_full(td)) {
 819                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 820
 821                 io_u->buflen = 0;
 822                 io_u->resid = 0;
 823                 io_u->file = NULL;
 824                 io_u->end_io = NULL;
 825         }
 826
 827         if (io_u) {
 828                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 829                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 830
 831                 io_u->error = 0;
 832                 flist_del(&io_u->list);
 833                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 834                 td->cur_depth++;
 835         }
 836
 837         return io_u;
 838 }
 839
 840 /*
 841  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 842  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 843  */
 844 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 845 {
 846         struct fio_file *f;
 847         struct io_u *io_u;
 848
 849         io_u = __get_io_u(td);
 850         if (!io_u) {
 851                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 852                 return NULL;
 853         }
 854
 855         /*
 856          * from a requeue, io_u already setup
 857          */
 858         if (io_u->file)
 859                 goto out;
 860
 861         /*
 862          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 863          */
 864         if (td->o.read_iolog_file) {
 865                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 866                         goto err_put;
 867         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 868                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 869                 goto err_put;
 870         }
 871
 872         f = io_u->file;
 873         assert(fio_file_open(f));
 874
 875         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 876                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 877                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 878                         goto err_put;
 879                 }
 880
 881                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 882
 883                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 884                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 885                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 886                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 887         }
 888
 889         /*
 890          * Set io data pointers.
 891          */
 892         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 893         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 894
 895 out:
 896         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 897                 if (!td->o.disable_slat)
 898                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 899                 return io_u;
 900         }
 901 err_put:
 902         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 903         put_io_u(td, io_u);
 904         return NULL;
 905 }
 906
 907 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 908 {
 909         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 910
 911         log_err("fio: io_u error");
 912
 913         if (io_u->file)
 914                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 915
 916         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 917
 918         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 919                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 920
 921         if (!td->error)
 922                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 923 }
 924
 925 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 926                          struct io_completion_data *icd)
 927 {
 928         /*
 929          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
 930          * initialized, silence that warning.
 931          */
 932         unsigned long uninitialized_var(usec);
 933
 934         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 935
 936         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 937         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 938
 939         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 940                 td->last_was_sync = 1;
 941                 return;
 942         }
 943
 944         td->last_was_sync = 0;
 945
 946         if (!io_u->error) {
 947                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 948                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 949                 int ret;
 950
 951                 td->io_blocks[idx]++;
 952                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 953                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 954
 955                 if (ramp_time_over(td)) {
 956                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw ||
 957                             __should_check_rate(td, idx))
 958                                 usec = utime_since(&io_u->issue_time,
 959                                                         &icd->time);
 960
 961                         if (!td->o.disable_clat) {
 962                                 add_clat_sample(td, idx, usec, bytes);
 963                                 io_u_mark_latency(td, usec);
 964                         }
 965                         if (!td->o.disable_bw)
 966                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
 967                         if (__should_check_rate(td, idx))
 968                                 td->rate_pending_usleep[idx] += (long) td->rate_usec_cycle[idx] - usec;
 969                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
 970                                 td->rate_pending_usleep[idx ^ 1] -= usec;
 971                 }
 972
 973                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 974                     td->o.do_verify &&
 975                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 976                         log_io_piece(td, io_u);
 977
 978                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 979
 980                 if (io_u->end_io) {
 981                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 982                         if (ret && !icd->error)
 983                                 icd->error = ret;
 984                 }
 985         } else {
 986                 icd->error = io_u->error;
 987                 io_u_log_error(td, io_u);
 988         }
 989 }
 990
 991 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
 992                      int nr)
 993 {
 994         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
 995                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
 996
 997         icd->nr = nr;
 998
 999         icd->error = 0;
1000         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1001 }
1002
1003 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1004                           struct io_completion_data *icd)
1005 {
1006         struct io_u *io_u;
1007         int i;
1008
1009         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1010                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1011
1012                 io_completed(td, io_u, icd);
1013                 put_io_u(td, io_u);
1014         }
1015 }
1016
1017 /*
1018  * Complete a single io_u for the sync engines.
1019  */
1020 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1021                        unsigned long *bytes)
1022 {
1023         struct io_completion_data icd;
1024
1025         init_icd(td, &icd, 1);
1026         io_completed(td, io_u, &icd);
1027         put_io_u(td, io_u);
1028
1029         if (icd.error) {
1030                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1031                 return -1;
1032         }
1033
1034         if (bytes) {
1035                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1036                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1037         }
1038
1039         return 0;
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1044  */
1045 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1046                          unsigned long *bytes)
1047 {
1048         struct io_completion_data icd;
1049         struct timespec *tvp = NULL;
1050         int ret;
1051         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1052
1053         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1054
1055         if (!min_evts)
1056                 tvp = &ts;
1057
1058         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1059         if (ret < 0) {
1060                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1061                 return ret;
1062         } else if (!ret)
1063                 return ret;
1064
1065         init_icd(td, &icd, ret);
1066         ios_completed(td, &icd);
1067         if (icd.error) {
1068                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1069                 return -1;
1070         }
1071
1072         if (bytes) {
1073                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1074                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1075         }
1076
1077         return 0;
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1082  */
1083 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1084 {
1085         if (!td->o.disable_slat) {
1086                 unsigned long slat_time;
1087
1088                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1089                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1090         }
1091 }
1092
1093 /*
1094  * "randomly" fill the buffer contents
1095  */
1096 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1097                       unsigned int max_bs)
1098 {
1099         long *ptr = io_u->buf;
1100
1101         if (!td->o.zero_buffers) {
1102                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1103                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1104                         ptr++;
1105                 }
1106         } else
1107                 memset(ptr, 0, max_bs);
1108 }