io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  26  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  27  */
  28 static int random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  29 {
  30         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Mark a given offset as used in the map.
  35  */
  36 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  37 {
  38         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned int nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45
  46         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  47                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  48
  49         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  51 }
  52
  53 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  54                            enum fio_ddir ddir)
  55 {
  56         uint64_t max_blocks;
  57         uint64_t max_size;
  58
  59         assert(ddir_rw(ddir));
  60
  61         /*
  62          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  63          */
  64         max_size = f->io_size;
  65         if (max_size > f->real_file_size)
  66                 max_size = f->real_file_size;
  67
  68         if (td->o.zone_range)
  69                 max_size = td->o.zone_range;
  70
  71         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  72                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  73
  74         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  75         if (!max_blocks)
  76                 return 0;
  77
  78         return max_blocks;
  79 }
  80
  81 struct rand_off {
  82         struct flist_head list;
  83         uint64_t off;
  84 };
  85
  86 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  87                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  88 {
  89         uint64_t r;
  90
  91         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  92                 uint64_t lastb;
  93
  94                 lastb = last_block(td, f, ddir);
  95                 if (!lastb)
  96                         return 1;
  97
  98                 r = __rand(&td->random_state);
  99
 100                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 101
 102                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) FRAND_MAX + 1.0));
 103         } else {
 104                 uint64_t off = 0;
 105
 106                 assert(fio_file_lfsr(f));
 107
 108                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 109                         return 1;
 110
 111                 *b = off;
 112         }
 113
 114         /*
 115          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 116          */
 117         if (!file_randommap(td, f))
 118                 goto ret;
 119
 120         /*
 121          * calculate map offset and check if it's free
 122          */
 123         if (random_map_free(f, *b))
 124                 goto ret;
 125
 126         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 127                                                 (unsigned long long) *b);
 128
 129         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 130         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 131                 return 1;
 132 ret:
 133         return 0;
 134 }
 135
 136 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 137                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 138                                        uint64_t *b)
 139 {
 140         *b = zipf_next(&f->zipf);
 141         return 0;
 142 }
 143
 144 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 145                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 146                                          uint64_t *b)
 147 {
 148         *b = pareto_next(&f->zipf);
 149         return 0;
 150 }
 151
 152 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 153                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 154                                         uint64_t *b)
 155 {
 156         *b = gauss_next(&f->gauss);
 157         return 0;
 158 }
 159
 160
 161 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 162 {
 163         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 164         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 165
 166         return r1->off - r2->off;
 167 }
 168
 169 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 170                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 171 {
 172         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 173                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 174         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 175                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 176         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 177                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 178         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 179                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 180
 181         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 182         return 1;
 183 }
 184
 185 /*
 186  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 187  * specified.
 188  */
 189 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 190 {
 191         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 192                 return 0;
 193         if (!td_random(td))
 194                 return 0;
 195         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 196                 return 0;
 197         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 198                 return 0;
 199
 200         return 1;
 201 }
 202
 203 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 204 {
 205         unsigned int v;
 206         unsigned long r;
 207
 208         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 209                 return 1;
 210
 211         r = __rand(&td->seq_rand_state[ddir]);
 212         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 213
 214         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 215 }
 216
 217 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 218                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 219 {
 220         struct rand_off *r;
 221         int i, ret = 1;
 222
 223         if (!should_sort_io(td))
 224                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 225
 226         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 227 fetch:
 228                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 229                 flist_del(&r->list);
 230                 *b = r->off;
 231                 free(r);
 232                 return 0;
 233         }
 234
 235         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 236                 r = malloc(sizeof(*r));
 237
 238                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 239                 if (ret) {
 240                         free(r);
 241                         break;
 242                 }
 243
 244                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 245         }
 246
 247         if (ret && !i)
 248                 return ret;
 249
 250         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 251         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 252         goto fetch;
 253 }
 254
 255 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 256                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 257 {
 258         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 259                 return 0;
 260
 261         if (td->o.time_based) {
 262                 fio_file_reset(td, f);
 263                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 264                         return 0;
 265         }
 266
 267         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 268                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 269                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 270         return 1;
 271 }
 272
 273 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 274                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 275 {
 276         struct thread_options *o = &td->o;
 277
 278         assert(ddir_rw(ddir));
 279
 280         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 281             o->time_based)
 282                 f->last_pos[ddir] = f->last_pos[ddir] - f->io_size;
 283
 284         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 285                 uint64_t pos;
 286
 287                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 288                         f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 289
 290                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 291                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 292                         pos += o->ddir_seq_add;
 293
 294                         /*
 295                          * If we reach beyond the end of the file
 296                          * with holed IO, wrap around to the
 297                          * beginning again.
 298                          */
 299                         if (pos >= f->real_file_size)
 300                                 pos = f->file_offset;
 301                 }
 302
 303                 *offset = pos;
 304                 return 0;
 305         }
 306
 307         return 1;
 308 }
 309
 310 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 311                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 312                           unsigned int *is_random)
 313 {
 314         struct fio_file *f = io_u->file;
 315         uint64_t b, offset;
 316         int ret;
 317
 318         assert(ddir_rw(ddir));
 319
 320         b = offset = -1ULL;
 321
 322         if (rw_seq) {
 323                 if (td_random(td)) {
 324                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 325                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 326                                 *is_random = 1;
 327                         } else {
 328                                 *is_random = 0;
 329                                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 330                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 331                                 if (ret)
 332                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 333                         }
 334                 } else {
 335                         *is_random = 0;
 336                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 337                 }
 338         } else {
 339                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 340                 *is_random = 0;
 341
 342                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 343                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 344                         if (ret) {
 345                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 346                                 *is_random = 0;
 347                         }
 348                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 349                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 350                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 351                         else
 352                                 offset = 0;
 353                         ret = 0;
 354                 } else {
 355                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 356                         ret = 1;
 357                 }
 358         }
 359
 360         if (!ret) {
 361                 if (offset != -1ULL)
 362                         io_u->offset = offset;
 363                 else if (b != -1ULL)
 364                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 365                 else {
 366                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 367                         ret = 1;
 368                 }
 369         }
 370
 371         return ret;
 372 }
 373
 374 /*
 375  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 376  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 377  * the last io issued.
 378  */
 379 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 380                              unsigned int *is_random)
 381 {
 382         struct fio_file *f = io_u->file;
 383         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 384         int rw_seq_hit = 0;
 385
 386         assert(ddir_rw(ddir));
 387
 388         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 389                 rw_seq_hit = 1;
 390                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 391         }
 392
 393         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 394                 return 1;
 395
 396         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 397                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 398                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 399                                         (unsigned long long) f->io_size);
 400                 return 1;
 401         }
 402
 403         io_u->offset += f->file_offset;
 404         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 405                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 406                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 407                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 408                 return 1;
 409         }
 410
 411         return 0;
 412 }
 413
 414 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 415                            unsigned int *is_random)
 416 {
 417         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 418                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 419
 420                 if (ops->fill_io_u_off)
 421                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 422         }
 423
 424         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 425 }
 426
 427 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 428                             unsigned int buflen)
 429 {
 430         struct fio_file *f = io_u->file;
 431
 432         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 433 }
 434
 435 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 436                                       unsigned int is_random)
 437 {
 438         int ddir = io_u->ddir;
 439         unsigned int buflen = 0;
 440         unsigned int minbs, maxbs;
 441         unsigned long r;
 442
 443         assert(ddir_rw(ddir));
 444
 445         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 446                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 447
 448         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 449         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 450
 451         if (minbs == maxbs)
 452                 return minbs;
 453
 454         /*
 455          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 456          */
 457         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 458                 return 0;
 459
 460         do {
 461                 r = __rand(&td->bsrange_state);
 462
 463                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 464                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 465                                         (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 466                         if (buflen < minbs)
 467                                 buflen = minbs;
 468                 } else {
 469                         long perc = 0;
 470                         unsigned int i;
 471
 472                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 473                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 474
 475                                 buflen = bsp->bs;
 476                                 perc += bsp->perc;
 477                                 if ((r <= ((FRAND_MAX / 100L) * perc)) &&
 478                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 479                                         break;
 480                         }
 481                 }
 482
 483                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 484                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 485                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 486
 487                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 488                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 489
 490         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 491
 492         return buflen;
 493 }
 494
 495 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 496                                     unsigned int is_random)
 497 {
 498         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 499                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 500
 501                 if (ops->fill_io_u_size)
 502                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 503         }
 504
 505         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 506 }
 507
 508 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 509 {
 510         unsigned int diff;
 511
 512         /*
 513          * we do time or byte based switch. this is needed because
 514          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 515          * whereas reads do not.
 516          */
 517         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 518         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 519 }
 520
 521 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 522 {
 523         unsigned int v;
 524         unsigned long r;
 525
 526         r = __rand(&td->rwmix_state);
 527         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 528
 529         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 530                 return DDIR_READ;
 531
 532         return DDIR_WRITE;
 533 }
 534
 535 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 536 {
 537         /*
 538          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 539          * not to skew our latency numbers.
 540          *
 541          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 542          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 543          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 544          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 545          */
 546         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
 547                 int fio_unused ret;
 548
 549                 ret = td_io_commit(td);
 550         }
 551
 552         while (td->io_u_in_flight) {
 553                 int fio_unused ret;
 554
 555                 ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
 556         }
 557 }
 558
 559 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 560 {
 561         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 562         long usec;
 563
 564         assert(ddir_rw(ddir));
 565
 566         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 567                 return ddir;
 568
 569         /*
 570          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 571          * should switch.
 572          */
 573         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 574                 /*
 575                  * Other direction does not have too much pending, switch
 576                  */
 577                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 578                         return odir;
 579
 580                 /*
 581                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 582                  * and deduct from both.
 583                  */
 584                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 585                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 586                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 587                 } else {
 588                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 589                         ddir = odir;
 590                 }
 591         } else
 592                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 593
 594         io_u_quiesce(td);
 595
 596         usec = usec_sleep(td, usec);
 597
 598         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 599
 600         odir = ddir ^ 1;
 601         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 602                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 603
 604         return ddir;
 605 }
 606
 607 /*
 608  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 609  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 610  * necessary.
 611  */
 612 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 613 {
 614         enum fio_ddir ddir;
 615
 616         /*
 617          * see if it's time to fsync
 618          */
 619         if (td->o.fsync_blocks &&
 620            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 621              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 622                 return DDIR_SYNC;
 623
 624         /*
 625          * see if it's time to fdatasync
 626          */
 627         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 628            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 629              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 630                 return DDIR_DATASYNC;
 631
 632         /*
 633          * see if it's time to sync_file_range
 634          */
 635         if (td->sync_file_range_nr &&
 636            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 637              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 638                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 639
 640         if (td_rw(td)) {
 641                 /*
 642                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 643                  */
 644                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 645                         /*
 646                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 647                          * one data direction, to avoid overflowing the
 648                          * ranges too much
 649                          */
 650                         ddir = get_rand_ddir(td);
 651
 652                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 653                                 set_rwmix_bytes(td);
 654
 655                         td->rwmix_ddir = ddir;
 656                 }
 657                 ddir = td->rwmix_ddir;
 658         } else if (td_read(td))
 659                 ddir = DDIR_READ;
 660         else if (td_write(td))
 661                 ddir = DDIR_WRITE;
 662         else
 663                 ddir = DDIR_TRIM;
 664
 665         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 666         return td->rwmix_ddir;
 667 }
 668
 669 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 670 {
 671         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
 672
 673         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 674             td->o.barrier_blocks &&
 675            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 676              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 677                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 678 }
 679
 680 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 681 {
 682         unsigned int ret = put_file(td, f);
 683
 684         if (ret)
 685                 td_verror(td, ret, "file close");
 686 }
 687
 688 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 689 {
 690         td_io_u_lock(td);
 691
 692         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 693                 put_file_log(td, io_u->file);
 694
 695         io_u->file = NULL;
 696         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 697
 698         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 699                 td->cur_depth--;
 700         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 701         td_io_u_unlock(td);
 702         td_io_u_free_notify(td);
 703 }
 704
 705 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 706 {
 707         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 708         put_io_u(td, io_u);
 709 }
 710
 711 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 712 {
 713         struct io_u *__io_u = *io_u;
 714         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 715
 716         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 717
 718         td_io_u_lock(td);
 719
 720         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 721         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 722                 td->io_issues[ddir]--;
 723
 724         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 725         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 726                 td->cur_depth--;
 727
 728         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 729         td_io_u_unlock(td);
 730         *io_u = NULL;
 731 }
 732
 733 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 734 {
 735         unsigned int is_random;
 736
 737         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 738                 goto out;
 739
 740         set_rw_ddir(td, io_u);
 741
 742         /*
 743          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 744          */
 745         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 746                 goto out;
 747
 748         /*
 749          * See if it's time to switch to a new zone
 750          */
 751         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 752                 struct fio_file *f = io_u->file;
 753
 754                 td->zone_bytes = 0;
 755                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 756
 757                 /*
 758                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 759                  */
 760                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 761                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 762                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 763                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 764         }
 765
 766         /*
 767          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 768          * position.
 769          */
 770         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 771                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 772                 return 1;
 773         }
 774
 775         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 776         if (!io_u->buflen) {
 777                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 778                 return 1;
 779         }
 780
 781         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 782                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 783                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 784                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 785                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 786                 return 1;
 787         }
 788
 789         /*
 790          * mark entry before potentially trimming io_u
 791          */
 792         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 793                 mark_random_map(td, io_u);
 794
 795 out:
 796         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 797         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 798         return 0;
 799 }
 800
 801 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 802 {
 803         int idx = 0;
 804
 805         switch (nr) {
 806         default:
 807                 idx = 6;
 808                 break;
 809         case 33 ... 64:
 810                 idx = 5;
 811                 break;
 812         case 17 ... 32:
 813                 idx = 4;
 814                 break;
 815         case 9 ... 16:
 816                 idx = 3;
 817                 break;
 818         case 5 ... 8:
 819                 idx = 2;
 820                 break;
 821         case 1 ... 4:
 822                 idx = 1;
 823         case 0:
 824                 break;
 825         }
 826
 827         map[idx]++;
 828 }
 829
 830 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 831 {
 832         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 833         td->ts.total_submit++;
 834 }
 835
 836 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 837 {
 838         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 839         td->ts.total_complete++;
 840 }
 841
 842 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 843 {
 844         int idx = 0;
 845
 846         switch (td->cur_depth) {
 847         default:
 848                 idx = 6;
 849                 break;
 850         case 32 ... 63:
 851                 idx = 5;
 852                 break;
 853         case 16 ... 31:
 854                 idx = 4;
 855                 break;
 856         case 8 ... 15:
 857                 idx = 3;
 858                 break;
 859         case 4 ... 7:
 860                 idx = 2;
 861                 break;
 862         case 2 ... 3:
 863                 idx = 1;
 864         case 1:
 865                 break;
 866         }
 867
 868         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 869 }
 870
 871 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 872 {
 873         int idx = 0;
 874
 875         assert(usec < 1000);
 876
 877         switch (usec) {
 878         case 750 ... 999:
 879                 idx = 9;
 880                 break;
 881         case 500 ... 749:
 882                 idx = 8;
 883                 break;
 884         case 250 ... 499:
 885                 idx = 7;
 886                 break;
 887         case 100 ... 249:
 888                 idx = 6;
 889                 break;
 890         case 50 ... 99:
 891                 idx = 5;
 892                 break;
 893         case 20 ... 49:
 894                 idx = 4;
 895                 break;
 896         case 10 ... 19:
 897                 idx = 3;
 898                 break;
 899         case 4 ... 9:
 900                 idx = 2;
 901                 break;
 902         case 2 ... 3:
 903                 idx = 1;
 904         case 0 ... 1:
 905                 break;
 906         }
 907
 908         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 909         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 910 }
 911
 912 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 913 {
 914         int idx = 0;
 915
 916         switch (msec) {
 917         default:
 918                 idx = 11;
 919                 break;
 920         case 1000 ... 1999:
 921                 idx = 10;
 922                 break;
 923         case 750 ... 999:
 924                 idx = 9;
 925                 break;
 926         case 500 ... 749:
 927                 idx = 8;
 928                 break;
 929         case 250 ... 499:
 930                 idx = 7;
 931                 break;
 932         case 100 ... 249:
 933                 idx = 6;
 934                 break;
 935         case 50 ... 99:
 936                 idx = 5;
 937                 break;
 938         case 20 ... 49:
 939                 idx = 4;
 940                 break;
 941         case 10 ... 19:
 942                 idx = 3;
 943                 break;
 944         case 4 ... 9:
 945                 idx = 2;
 946                 break;
 947         case 2 ... 3:
 948                 idx = 1;
 949         case 0 ... 1:
 950                 break;
 951         }
 952
 953         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 954         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 955 }
 956
 957 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 958 {
 959         if (usec < 1000)
 960                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 961         else
 962                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 963 }
 964
 965 /*
 966  * Get next file to service by choosing one at random
 967  */
 968 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 969                                            enum fio_file_flags goodf,
 970                                            enum fio_file_flags badf)
 971 {
 972         struct fio_file *f;
 973         int fno;
 974
 975         do {
 976                 int opened = 0;
 977                 unsigned long r;
 978
 979                 r = __rand(&td->next_file_state);
 980                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 981                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 982
 983                 f = td->files[fno];
 984                 if (fio_file_done(f))
 985                         continue;
 986
 987                 if (!fio_file_open(f)) {
 988                         int err;
 989
 990                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
 991                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 992
 993                         err = td_io_open_file(td, f);
 994                         if (err)
 995                                 continue;
 996                         opened = 1;
 997                 }
 998
 999                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1000                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1001                         return f;
1002                 }
1003                 if (opened)
1004                         td_io_close_file(td, f);
1005         } while (1);
1006 }
1007
1008 /*
1009  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1010  */
1011 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1012                                          int badf)
1013 {
1014         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1015         struct fio_file *f;
1016
1017         do {
1018                 int opened = 0;
1019
1020                 f = td->files[td->next_file];
1021
1022                 td->next_file++;
1023                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1024                         td->next_file = 0;
1025
1026                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1027                 if (fio_file_done(f)) {
1028                         f = NULL;
1029                         continue;
1030                 }
1031
1032                 if (!fio_file_open(f)) {
1033                         int err;
1034
1035                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1036                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1037
1038                         err = td_io_open_file(td, f);
1039                         if (err) {
1040                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1041                                         err, f->file_name);
1042                                 f = NULL;
1043                                 continue;
1044                         }
1045                         opened = 1;
1046                 }
1047
1048                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1049                                                                 f->flags);
1050                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1051                         break;
1052
1053                 if (opened)
1054                         td_io_close_file(td, f);
1055
1056                 f = NULL;
1057         } while (td->next_file != old_next_file);
1058
1059         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1060         return f;
1061 }
1062
1063 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1064 {
1065         struct fio_file *f;
1066
1067         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1068
1069         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1070                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1071                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1072                                                   td->nr_done_files,
1073                                                   td->o.nr_files);
1074                 return NULL;
1075         }
1076
1077         f = td->file_service_file;
1078         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1079                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1080                         goto out;
1081                 if (td->file_service_left--)
1082                         goto out;
1083         }
1084
1085         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1086             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1087                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1088         else
1089                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1090
1091         if (IS_ERR(f))
1092                 return f;
1093
1094         td->file_service_file = f;
1095         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1096 out:
1097         if (f)
1098                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1099         else
1100                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1101         return f;
1102 }
1103
1104 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1105 {
1106         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1107                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1108
1109                 if (ops->get_next_file)
1110                         return ops->get_next_file(td);
1111         }
1112
1113         return __get_next_file(td);
1114 }
1115
1116 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1117 {
1118         struct fio_file *f;
1119
1120         do {
1121                 f = get_next_file(td);
1122                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1123                         return PTR_ERR(f);
1124
1125                 io_u->file = f;
1126                 get_file(f);
1127
1128                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1129                         break;
1130
1131                 put_file_log(td, f);
1132                 td_io_close_file(td, f);
1133                 io_u->file = NULL;
1134                 fio_file_set_done(f);
1135                 td->nr_done_files++;
1136                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1137                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1138         } while (1);
1139
1140         return 0;
1141 }
1142
1143 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1144                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1145 {
1146         if (!td->error)
1147                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1148         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1149         icd->error = ETIMEDOUT;
1150 }
1151
1152 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1153 {
1154         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1155         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1156         td->latency_failed = 0;
1157 }
1158
1159 /*
1160  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1161  * are at QD=1, then it's time to give up.
1162  */
1163 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1164 {
1165         if (td->latency_qd == 1)
1166                 return 1;
1167
1168         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1169
1170         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1171                 td->latency_qd_low--;
1172
1173         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1174
1175         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1176
1177         /*
1178          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1179          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1180          */
1181         io_u_quiesce(td);
1182         lat_new_cycle(td);
1183         return 0;
1184 }
1185
1186 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1187 {
1188         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1189                 return __lat_target_failed(td);
1190
1191         td->latency_failed++;
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1196 {
1197         td->latency_end_run = 0;
1198
1199         if (td->o.latency_target) {
1200                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1201                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1202                 td->latency_qd = 1;
1203                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1204                 td->latency_qd_low = 1;
1205                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1206         } else
1207                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1208 }
1209
1210 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1211 {
1212         if (!td->latency_end_run)
1213                 lat_target_init(td);
1214 }
1215
1216 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1217 {
1218         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1219         struct thread_options *o = &td->o;
1220
1221         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1222
1223         /*
1224          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1225          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1226          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1227          */
1228         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1229                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1230         else
1231                 td->latency_qd *= 2;
1232
1233         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1234                 td->latency_qd = o->iodepth;
1235
1236         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1237
1238         /*
1239          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1240          * we get only the results from the targeted depth.
1241          */
1242         if (td->latency_qd == qd) {
1243                 if (td->latency_end_run) {
1244                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1245                         td->done = 1;
1246                 } else {
1247                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1248                         io_u_quiesce(td);
1249                         td->latency_end_run = 1;
1250                         reset_all_stats(td);
1251                         reset_io_stats(td);
1252                 }
1253         }
1254
1255         lat_new_cycle(td);
1256 }
1257
1258 /*
1259  * Check if we can bump the queue depth
1260  */
1261 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1262 {
1263         uint64_t usec_window;
1264         uint64_t ios;
1265         double success_ios;
1266
1267         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1268         if (usec_window < td->o.latency_window)
1269                 return;
1270
1271         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1272         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1273         success_ios *= 100.0;
1274
1275         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1276
1277         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1278                 lat_target_success(td);
1279         else
1280                 __lat_target_failed(td);
1281 }
1282
1283 /*
1284  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1285  * using the full queue depth available.
1286  */
1287 int queue_full(const struct thread_data *td)
1288 {
1289         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1290
1291         if (qempty)
1292                 return 1;
1293         if (!td->o.latency_target)
1294                 return 0;
1295
1296         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1297 }
1298
1299 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1300 {
1301         struct io_u *io_u = NULL;
1302
1303         if (td->stop_io)
1304                 return NULL;
1305
1306         td_io_u_lock(td);
1307
1308 again:
1309         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1310                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1311         else if (!queue_full(td)) {
1312                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1313
1314                 io_u->file = NULL;
1315                 io_u->buflen = 0;
1316                 io_u->resid = 0;
1317                 io_u->end_io = NULL;
1318         }
1319
1320         if (io_u) {
1321                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1322                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1323                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1324                                  IO_U_F_VER_LIST);
1325
1326                 io_u->error = 0;
1327                 io_u->acct_ddir = -1;
1328                 td->cur_depth++;
1329                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1330                 io_u->ipo = NULL;
1331         } else if (td->o.verify_async) {
1332                 /*
1333                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1334                  * return one
1335                  */
1336                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1337                 goto again;
1338         }
1339
1340         td_io_u_unlock(td);
1341         return io_u;
1342 }
1343
1344 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1345 {
1346         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1347                 return 0;
1348
1349         if (td->trim_entries) {
1350                 int get_trim = 0;
1351
1352                 if (td->trim_batch) {
1353                         td->trim_batch--;
1354                         get_trim = 1;
1355                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1356                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1357                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1358                         if (!td->trim_batch)
1359                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1360                         get_trim = 1;
1361                 }
1362
1363                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1364                         return 1;
1365         }
1366
1367         return 0;
1368 }
1369
1370 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1371 {
1372         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1373                 return 0;
1374
1375         if (td->io_hist_len) {
1376                 int get_verify = 0;
1377
1378                 if (td->verify_batch)
1379                         get_verify = 1;
1380                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1381                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1382                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1383                         if (!td->verify_batch)
1384                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1385                         get_verify = 1;
1386                 }
1387
1388                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1389                         td->verify_batch--;
1390                         return 1;
1391                 }
1392         }
1393
1394         return 0;
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1399  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1400  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1401  * we can expect from a device.
1402  */
1403 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1404 {
1405         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1406         uint64_t boffset;
1407         unsigned int offset;
1408         void *p, *end;
1409
1410         if (!nr_blocks)
1411                 return;
1412
1413         p = io_u->xfer_buf;
1414         boffset = io_u->offset;
1415         io_u->buf_filled_len = 0;
1416
1417         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1418                 /*
1419                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1420                  * the buffer, given by the product of the usec time
1421                  * and the actual offset.
1422                  */
1423                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1424                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1425                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1426                         offset -= sizeof(uint64_t);
1427                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1428
1429                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1430                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1431                 p += 512;
1432                 boffset += 512;
1433         }
1434 }
1435
1436 /*
1437  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1438  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1439  */
1440 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1441 {
1442         struct fio_file *f;
1443         struct io_u *io_u;
1444         int do_scramble = 0;
1445         long ret = 0;
1446
1447         io_u = __get_io_u(td);
1448         if (!io_u) {
1449                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1450                 return NULL;
1451         }
1452
1453         if (check_get_verify(td, io_u))
1454                 goto out;
1455         if (check_get_trim(td, io_u))
1456                 goto out;
1457
1458         /*
1459          * from a requeue, io_u already setup
1460          */
1461         if (io_u->file)
1462                 goto out;
1463
1464         /*
1465          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1466          */
1467         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1468                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1469                         goto err_put;
1470         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1471                 ret = -EBUSY;
1472                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1473                 goto err_put;
1474         }
1475
1476         f = io_u->file;
1477         if (!f) {
1478                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1479                 goto err_put;
1480         }
1481
1482         assert(fio_file_open(f));
1483
1484         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1485                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1486                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1487                         goto err_put;
1488                 }
1489
1490                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1491                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1492
1493                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1494                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1495                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1496                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1497                                         io_u->xfer_buflen);
1498                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1499                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1500                                 do_scramble = 1;
1501                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1502                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1503                                 do_scramble = 0;
1504                         }
1505                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1506                         /*
1507                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1508                          * buffer is used for writes it is refilled.
1509                          */
1510                         io_u->buf_filled_len = 0;
1511                 }
1512         }
1513
1514         /*
1515          * Set io data pointers.
1516          */
1517         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1518         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1519
1520 out:
1521         assert(io_u->file);
1522         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1523                 if (!td->o.disable_slat)
1524                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1525                 if (do_scramble)
1526                         small_content_scramble(io_u);
1527                 return io_u;
1528         }
1529 err_put:
1530         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1531         put_io_u(td, io_u);
1532         return ERR_PTR(ret);
1533 }
1534
1535 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1536 {
1537         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1538
1539         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1540                 return;
1541
1542         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1543                 io_u->file ? " on file " : "",
1544                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1545                 strerror(io_u->error),
1546                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1547                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1548
1549         if (!td->error)
1550                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1551 }
1552
1553 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1554 {
1555         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1556                 && td->o.disable_bw;
1557 }
1558
1559 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1560                                   struct io_completion_data *icd,
1561                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1562 {
1563         unsigned long lusec = 0;
1564
1565         if (!gtod_reduce(td))
1566                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1567
1568         if (!td->o.disable_lat) {
1569                 unsigned long tusec;
1570
1571                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1572                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1573
1574                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1575                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1576
1577                         if (ops->io_u_lat)
1578                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1579                 }
1580
1581                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1582                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1583                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1584                         if (lat_target_failed(td))
1585                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1586                 }
1587         }
1588
1589         if (!td->o.disable_clat) {
1590                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1591                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1592         }
1593
1594         if (!td->o.disable_bw)
1595                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1596
1597         if (!gtod_reduce(td))
1598                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1599 }
1600
1601 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1602 {
1603         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1604
1605         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1606         bps = td->rate_bps[ddir];
1607         secs = bytes / bps;
1608         remainder = bytes % bps;
1609         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1610 }
1611
1612 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1613                          struct io_completion_data *icd)
1614 {
1615         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1616         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1617         struct fio_file *f = io_u->file;
1618
1619         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1620
1621         td_io_u_lock(td);
1622         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1623         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1624
1625         /*
1626          * Mark IO ok to verify
1627          */
1628         if (io_u->ipo) {
1629                 /*
1630                  * Remove errored entry from the verification list
1631                  */
1632                 if (io_u->error)
1633                         unlog_io_piece(td, io_u);
1634                 else {
1635                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1636                         write_barrier();
1637                 }
1638         }
1639
1640         td_io_u_unlock(td);
1641
1642         if (ddir_sync(ddir)) {
1643                 td->last_was_sync = 1;
1644                 if (f) {
1645                         f->first_write = -1ULL;
1646                         f->last_write = -1ULL;
1647                 }
1648                 return;
1649         }
1650
1651         td->last_was_sync = 0;
1652         td->last_ddir = ddir;
1653
1654         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1655                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1656                 const enum fio_ddir oddir = ddir ^ 1;
1657                 int ret;
1658
1659                 td->io_blocks[ddir]++;
1660                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1661                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1662
1663                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1664                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1665
1666                 if (ddir == DDIR_WRITE) {
1667                         if (f) {
1668                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1669                                     io_u->offset < f->first_write)
1670                                         f->first_write = io_u->offset;
1671                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1672                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1673                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1674                         }
1675                         if (td->last_write_comp) {
1676                                 int idx = td->last_write_idx++;
1677
1678                                 td->last_write_comp[idx] = io_u->offset;
1679                                 if (td->last_write_idx == td->o.iodepth)
1680                                         td->last_write_idx = 0;
1681                         }
1682                 }
1683
1684                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1685                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1686                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1687
1688                         if (__should_check_rate(td, ddir)) {
1689                                 td->rate_pending_usleep[ddir] =
1690                                         (usec_for_io(td, ddir) -
1691                                          utime_since_now(&td->start));
1692                         }
1693                         if (ddir != DDIR_TRIM &&
1694                             __should_check_rate(td, oddir)) {
1695                                 td->rate_pending_usleep[oddir] =
1696                                         (usec_for_io(td, oddir) -
1697                                          utime_since_now(&td->start));
1698                         }
1699                 }
1700
1701                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1702
1703                 if (io_u->end_io) {
1704                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1705                         io_u = *io_u_ptr;
1706                         if (ret && !icd->error)
1707                                 icd->error = ret;
1708                 }
1709         } else if (io_u->error) {
1710                 icd->error = io_u->error;
1711                 io_u_log_error(td, io_u);
1712         }
1713         if (icd->error) {
1714                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1715
1716                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1717                         return;
1718
1719                 /*
1720                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1721                  * and clear all the errors.
1722                  */
1723                 update_error_count(td, icd->error);
1724                 td_clear_error(td);
1725                 icd->error = 0;
1726                 if (io_u)
1727                         io_u->error = 0;
1728         }
1729 }
1730
1731 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1732                      int nr)
1733 {
1734         int ddir;
1735
1736         if (!gtod_reduce(td))
1737                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1738
1739         icd->nr = nr;
1740
1741         icd->error = 0;
1742         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1743                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1744 }
1745
1746 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1747                           struct io_completion_data *icd)
1748 {
1749         struct io_u *io_u;
1750         int i;
1751
1752         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1753                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1754
1755                 io_completed(td, &io_u, icd);
1756
1757                 if (io_u)
1758                         put_io_u(td, io_u);
1759         }
1760 }
1761
1762 /*
1763  * Complete a single io_u for the sync engines.
1764  */
1765 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1766                        uint64_t *bytes)
1767 {
1768         struct io_completion_data icd;
1769
1770         init_icd(td, &icd, 1);
1771         io_completed(td, &io_u, &icd);
1772
1773         if (io_u)
1774                 put_io_u(td, io_u);
1775
1776         if (icd.error) {
1777                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1778                 return -1;
1779         }
1780
1781         if (bytes) {
1782                 int ddir;
1783
1784                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1785                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1786         }
1787
1788         return 0;
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1793  */
1794 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1795                          uint64_t *bytes)
1796 {
1797         struct io_completion_data icd;
1798         struct timespec *tvp = NULL;
1799         int ret;
1800         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1801
1802         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1803
1804         if (!min_evts)
1805                 tvp = &ts;
1806         else if (min_evts > td->cur_depth)
1807                 min_evts = td->cur_depth;
1808
1809         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1810         if (ret < 0) {
1811                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1812                 return ret;
1813         } else if (!ret)
1814                 return ret;
1815
1816         init_icd(td, &icd, ret);
1817         ios_completed(td, &icd);
1818         if (icd.error) {
1819                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1820                 return -1;
1821         }
1822
1823         if (bytes) {
1824                 int ddir;
1825
1826                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1827                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1828         }
1829
1830         return 0;
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1835  */
1836 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1837 {
1838         if (!td->o.disable_slat) {
1839                 unsigned long slat_time;
1840
1841                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1842                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1843                                 io_u->offset);
1844         }
1845 }
1846
1847 /*
1848  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1849  */
1850 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1851 {
1852         unsigned int v;
1853         unsigned long r;
1854
1855         if (!td->o.dedupe_percentage)
1856                 return &td->buf_state;
1857         else if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1858                 return &td->buf_state_prev;
1859
1860         r = __rand(&td->dedupe_state);
1861         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1862
1863         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1864                 return &td->buf_state_prev;
1865
1866         return &td->buf_state;
1867 }
1868
1869 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1870 {
1871         if (rs == &td->buf_state)
1872                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1873 }
1874
1875 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1876                     unsigned int max_bs)
1877 {
1878         struct thread_options *o = &td->o;
1879
1880         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
1881                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1882                 struct frand_state *rs;
1883                 unsigned int left = max_bs;
1884
1885                 do {
1886                         rs = get_buf_state(td);
1887
1888                         min_write = min(min_write, left);
1889
1890                         if (perc) {
1891                                 unsigned int seg = min_write;
1892
1893                                 seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1894                                 if (!seg)
1895                                         seg = min_write;
1896
1897                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc, seg,
1898                                         min_write, o->buffer_pattern,
1899                                                    o->buffer_pattern_bytes);
1900                         } else
1901                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
1902
1903                         buf += min_write;
1904                         left -= min_write;
1905                         save_buf_state(td, rs);
1906                 } while (left);
1907         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
1908                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1909         else if (o->zero_buffers)
1910                 memset(buf, 0, max_bs);
1911         else
1912                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
1913 }
1914
1915 /*
1916  * "randomly" fill the buffer contents
1917  */
1918 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1919                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1920 {
1921         io_u->buf_filled_len = 0;
1922         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1923 }