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
  14 struct io_completion_data {
  15         int nr;                         /* input */
  16
  17         int error;                      /* output */
  18         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  19         struct timeval time;            /* output */
  20 };
  21
  22 /*
  23  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  24  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  25  */
  26 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  27 {
  28         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  29         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  30
  31         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  32
  33         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  34 }
  35
  36 /*
  37  * Mark a given offset as used in the map.
  38  */
  39 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  40 {
  41         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  42         struct fio_file *f = io_u->file;
  43         unsigned long long block;
  44         unsigned int blocks, nr_blocks;
  45         int busy_check;
  46
  47         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  48         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  49         blocks = 0;
  50         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
  51
  52         while (nr_blocks) {
  53                 unsigned int this_blocks, mask;
  54                 unsigned int idx, bit;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if (!busy_check) {
  61                         blocks = nr_blocks;
  62                         break;
  63                 }
  64                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  65                         break;
  66
  67                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  68                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  69
  70                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  71
  72                 this_blocks = nr_blocks;
  73                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  74                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  75
  76                 do {
  77                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  78                                 mask = -1U;
  79                         else
  80                                 mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  81
  82                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
  83                                 break;
  84
  85                         this_blocks--;
  86                 } while (this_blocks);
  87
  88                 if (!this_blocks)
  89                         break;
  90
  91                 f->file_map[idx] |= mask;
  92                 nr_blocks -= this_blocks;
  93                 blocks += this_blocks;
  94                 block += this_blocks;
  95         }
  96
  97         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  98                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  99 }
 100
 101 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 102                                      enum fio_ddir ddir)
 103 {
 104         unsigned long long max_blocks;
 105         unsigned long long max_size;
 106
 107         assert(ddir_rw(ddir));
 108
 109         /*
 110          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
 111          */
 112         max_size = f->io_size;
 113         if (max_size > f->real_file_size)
 114                 max_size = f->real_file_size;
 115
 116         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 117         if (!max_blocks)
 118                 return 0;
 119
 120         return max_blocks;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Return the next free block in the map.
 125  */
 126 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 127                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 128 {
 129         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs, lastb;
 130         int i;
 131
 132         lastb = last_block(td, f, ddir);
 133         if (!lastb)
 134                 return 1;
 135
 136         i = f->last_free_lookup;
 137         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 138         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size &&
 139                 (*b) * min_bs < f->io_size) {
 140                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 141                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 142                         if (*b > lastb)
 143                                 break;
 144                         f->last_free_lookup = i;
 145                         return 0;
 146                 }
 147
 148                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 149                 i++;
 150         }
 151
 152         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 153         return 1;
 154 }
 155
 156 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 157                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 158 {
 159         unsigned long long r, lastb;
 160         int loops = 5;
 161
 162         lastb = last_block(td, f, ddir);
 163         if (!lastb)
 164                 return 1;
 165
 166         do {
 167                 r = os_random_long(&td->random_state);
 168                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 169                 *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 170
 171                 /*
 172                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 173                  */
 174                 if (!file_randommap(td, f))
 175                         return 0;
 176
 177                 /*
 178                  * calculate map offset and check if it's free
 179                  */
 180                 if (random_map_free(f, *b))
 181                         return 0;
 182
 183                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 184                                                                         *b);
 185         } while (--loops);
 186
 187         /*
 188          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 189          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 190          * block from there.
 191          */
 192         loops = 10;
 193         do {
 194                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 195                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 196                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 197                         return 0;
 198
 199                 r = os_random_long(&td->random_state);
 200         } while (--loops);
 201
 202         /*
 203          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 204          */
 205         f->last_free_lookup = 0;
 206         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 207 }
 208
 209 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 210                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 211 {
 212         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
 213                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 214                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
 215                 return 1;
 216         }
 217
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 222                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 223 {
 224         assert(ddir_rw(ddir));
 225
 226         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 227                 *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 228                 return 0;
 229         }
 230
 231         return 1;
 232 }
 233
 234 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 235                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
 236 {
 237         struct fio_file *f = io_u->file;
 238         int ret;
 239
 240         assert(ddir_rw(ddir));
 241
 242         if (rw_seq) {
 243                 if (td_random(td))
 244                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 245                 else
 246                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 247         } else {
 248                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 249
 250                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 251                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 252                         if (ret)
 253                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 254                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 255                         if (f->last_start != -1ULL)
 256                                 *b = (f->last_start - f->file_offset)
 257                                         / td->o.min_bs[ddir];
 258                         else
 259                                 *b = 0;
 260                         ret = 0;
 261                 } else {
 262                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 263                         ret = 1;
 264                 }
 265         }
 266
 267         return ret;
 268 }
 269
 270 /*
 271  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 272  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 273  * the last io issued.
 274  */
 275 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 276 {
 277         struct fio_file *f = io_u->file;
 278         unsigned long long b;
 279         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 280         int rw_seq_hit = 0;
 281
 282         assert(ddir_rw(ddir));
 283
 284         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 285                 rw_seq_hit = 1;
 286                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 287         }
 288
 289         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b))
 290                 return 1;
 291
 292         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 293         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 294                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 295                                         io_u->offset, f->io_size);
 296                 return 1;
 297         }
 298
 299         io_u->offset += f->file_offset;
 300         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 301                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 302                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 303                 return 1;
 304         }
 305
 306         return 0;
 307 }
 308
 309 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 310 {
 311         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 312
 313         if (ops->fill_io_u_off)
 314                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
 315
 316         return __get_next_offset(td, io_u);
 317 }
 318
 319 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 320 {
 321         const int ddir = io_u->ddir;
 322         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 323         unsigned int minbs, maxbs;
 324         long r;
 325
 326         assert(ddir_rw(ddir));
 327
 328         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 329         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 330
 331         if (minbs == maxbs)
 332                 buflen = minbs;
 333         else {
 334                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 335                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 336                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 337                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 338                         if (buflen < minbs)
 339                                 buflen = minbs;
 340                 } else {
 341                         long perc = 0;
 342                         unsigned int i;
 343
 344                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 345                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 346
 347                                 buflen = bsp->bs;
 348                                 perc += bsp->perc;
 349                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
 350                                         break;
 351                         }
 352                 }
 353                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 354                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 355         }
 356
 357         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 358                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 359                                                 minbs, ddir);
 360                 buflen = minbs;
 361         }
 362
 363         return buflen;
 364 }
 365
 366 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 367 {
 368         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 369
 370         if (ops->fill_io_u_size)
 371                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 372
 373         return __get_next_buflen(td, io_u);
 374 }
 375
 376 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 377 {
 378         unsigned int diff;
 379
 380         /*
 381          * we do time or byte based switch. this is needed because
 382          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 383          * whereas reads do not.
 384          */
 385         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 386         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 387 }
 388
 389 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 390 {
 391         unsigned int v;
 392         long r;
 393
 394         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 395         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 396         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 397                 return DDIR_READ;
 398
 399         return DDIR_WRITE;
 400 }
 401
 402 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 403 {
 404         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 405         struct timeval t;
 406         long usec;
 407
 408         assert(ddir_rw(ddir));
 409
 410         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 411                 return ddir;
 412
 413         /*
 414          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 415          * should switch.
 416          */
 417         if (td_rw(td)) {
 418                 /*
 419                  * Other direction does not have too much pending, switch
 420                  */
 421                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 422                         return odir;
 423
 424                 /*
 425                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 426                  * and deduct from both.
 427                  */
 428                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 429                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 430                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 431                 } else {
 432                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 433                         ddir = odir;
 434                 }
 435         } else
 436                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 437
 438         fio_gettime(&t, NULL);
 439         usec_sleep(td, usec);
 440         usec = utime_since_now(&t);
 441
 442         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 443
 444         odir = ddir ^ 1;
 445         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 446                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 447
 448         return ddir;
 449 }
 450
 451 /*
 452  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 453  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 454  * necessary.
 455  */
 456 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 457 {
 458         enum fio_ddir ddir;
 459
 460         /*
 461          * see if it's time to fsync
 462          */
 463         if (td->o.fsync_blocks &&
 464            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 465              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 466                 return DDIR_SYNC;
 467
 468         /*
 469          * see if it's time to fdatasync
 470          */
 471         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 472            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 473              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 474                 return DDIR_DATASYNC;
 475
 476         /*
 477          * see if it's time to sync_file_range
 478          */
 479         if (td->sync_file_range_nr &&
 480            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 481              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 482                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 483
 484         if (td_rw(td)) {
 485                 /*
 486                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 487                  */
 488                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 489                         /*
 490                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 491                          * one data direction, to avoid overflowing the
 492                          * ranges too much
 493                          */
 494                         ddir = get_rand_ddir(td);
 495
 496                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 497                                 set_rwmix_bytes(td);
 498
 499                         td->rwmix_ddir = ddir;
 500                 }
 501                 ddir = td->rwmix_ddir;
 502         } else if (td_read(td))
 503                 ddir = DDIR_READ;
 504         else
 505                 ddir = DDIR_WRITE;
 506
 507         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 508         return td->rwmix_ddir;
 509 }
 510
 511 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 512 {
 513         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 514
 515         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 516             td->o.barrier_blocks &&
 517            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 518              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 519                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 520 }
 521
 522 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 523 {
 524         int ret = put_file(td, f);
 525
 526         if (ret)
 527                 td_verror(td, ret, "file close");
 528 }
 529
 530 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 531 {
 532         td_io_u_lock(td);
 533
 534         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 535         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 536
 537         if (io_u->file)
 538                 put_file_log(td, io_u->file);
 539
 540         io_u->file = NULL;
 541         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 542                 td->cur_depth--;
 543         flist_del_init(&io_u->list);
 544         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 545         td_io_u_unlock(td);
 546         td_io_u_free_notify(td);
 547 }
 548
 549 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 550 {
 551         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 552         put_io_u(td, io_u);
 553 }
 554
 555 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 556 {
 557         struct io_u *__io_u = *io_u;
 558
 559         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 560
 561         td_io_u_lock(td);
 562
 563         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 564         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
 565                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 566
 567         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 568         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 569                 td->cur_depth--;
 570         flist_del(&__io_u->list);
 571         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 572         td_io_u_unlock(td);
 573         *io_u = NULL;
 574 }
 575
 576 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 577 {
 578         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 579                 goto out;
 580
 581         set_rw_ddir(td, io_u);
 582
 583         /*
 584          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 585          */
 586         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 587                 goto out;
 588
 589         /*
 590          * See if it's time to switch to a new zone
 591          */
 592         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 593                 td->zone_bytes = 0;
 594                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 595                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 596         }
 597
 598         /*
 599          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 600          * position.
 601          */
 602         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 603                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 604                 return 1;
 605         }
 606
 607         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 608         if (!io_u->buflen) {
 609                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 610                 return 1;
 611         }
 612
 613         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 614                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 615                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 616                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 617                 return 1;
 618         }
 619
 620         /*
 621          * mark entry before potentially trimming io_u
 622          */
 623         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 624                 mark_random_map(td, io_u);
 625
 626         /*
 627          * If using a write iolog, store this entry.
 628          */
 629 out:
 630         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 631         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 632         log_io_u(td, io_u);
 633         return 0;
 634 }
 635
 636 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 637 {
 638         int idx = 0;
 639
 640         switch (nr) {
 641         default:
 642                 idx = 6;
 643                 break;
 644         case 33 ... 64:
 645                 idx = 5;
 646                 break;
 647         case 17 ... 32:
 648                 idx = 4;
 649                 break;
 650         case 9 ... 16:
 651                 idx = 3;
 652                 break;
 653         case 5 ... 8:
 654                 idx = 2;
 655                 break;
 656         case 1 ... 4:
 657                 idx = 1;
 658         case 0:
 659                 break;
 660         }
 661
 662         map[idx]++;
 663 }
 664
 665 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 666 {
 667         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 668         td->ts.total_submit++;
 669 }
 670
 671 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 672 {
 673         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 674         td->ts.total_complete++;
 675 }
 676
 677 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 678 {
 679         int idx = 0;
 680
 681         switch (td->cur_depth) {
 682         default:
 683                 idx = 6;
 684                 break;
 685         case 32 ... 63:
 686                 idx = 5;
 687                 break;
 688         case 16 ... 31:
 689                 idx = 4;
 690                 break;
 691         case 8 ... 15:
 692                 idx = 3;
 693                 break;
 694         case 4 ... 7:
 695                 idx = 2;
 696                 break;
 697         case 2 ... 3:
 698                 idx = 1;
 699         case 1:
 700                 break;
 701         }
 702
 703         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 704 }
 705
 706 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 707 {
 708         int idx = 0;
 709
 710         assert(usec < 1000);
 711
 712         switch (usec) {
 713         case 750 ... 999:
 714                 idx = 9;
 715                 break;
 716         case 500 ... 749:
 717                 idx = 8;
 718                 break;
 719         case 250 ... 499:
 720                 idx = 7;
 721                 break;
 722         case 100 ... 249:
 723                 idx = 6;
 724                 break;
 725         case 50 ... 99:
 726                 idx = 5;
 727                 break;
 728         case 20 ... 49:
 729                 idx = 4;
 730                 break;
 731         case 10 ... 19:
 732                 idx = 3;
 733                 break;
 734         case 4 ... 9:
 735                 idx = 2;
 736                 break;
 737         case 2 ... 3:
 738                 idx = 1;
 739         case 0 ... 1:
 740                 break;
 741         }
 742
 743         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 744         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 745 }
 746
 747 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 748 {
 749         int idx = 0;
 750
 751         switch (msec) {
 752         default:
 753                 idx = 11;
 754                 break;
 755         case 1000 ... 1999:
 756                 idx = 10;
 757                 break;
 758         case 750 ... 999:
 759                 idx = 9;
 760                 break;
 761         case 500 ... 749:
 762                 idx = 8;
 763                 break;
 764         case 250 ... 499:
 765                 idx = 7;
 766                 break;
 767         case 100 ... 249:
 768                 idx = 6;
 769                 break;
 770         case 50 ... 99:
 771                 idx = 5;
 772                 break;
 773         case 20 ... 49:
 774                 idx = 4;
 775                 break;
 776         case 10 ... 19:
 777                 idx = 3;
 778                 break;
 779         case 4 ... 9:
 780                 idx = 2;
 781                 break;
 782         case 2 ... 3:
 783                 idx = 1;
 784         case 0 ... 1:
 785                 break;
 786         }
 787
 788         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 789         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 790 }
 791
 792 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 793 {
 794         if (usec < 1000)
 795                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 796         else
 797                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 798 }
 799
 800 /*
 801  * Get next file to service by choosing one at random
 802  */
 803 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 804                                            enum fio_file_flags goodf,
 805                                            enum fio_file_flags badf)
 806 {
 807         struct fio_file *f;
 808         int fno;
 809
 810         do {
 811                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 812                 int opened = 0;
 813
 814                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 815                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 816                 f = td->files[fno];
 817                 if (fio_file_done(f))
 818                         continue;
 819
 820                 if (!fio_file_open(f)) {
 821                         int err;
 822
 823                         err = td_io_open_file(td, f);
 824                         if (err)
 825                                 continue;
 826                         opened = 1;
 827                 }
 828
 829                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 830                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 831                         return f;
 832                 }
 833                 if (opened)
 834                         td_io_close_file(td, f);
 835         } while (1);
 836 }
 837
 838 /*
 839  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 840  */
 841 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 842                                          int badf)
 843 {
 844         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 845         struct fio_file *f;
 846
 847         do {
 848                 int opened = 0;
 849
 850                 f = td->files[td->next_file];
 851
 852                 td->next_file++;
 853                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 854                         td->next_file = 0;
 855
 856                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 857                 if (fio_file_done(f)) {
 858                         f = NULL;
 859                         continue;
 860                 }
 861
 862                 if (!fio_file_open(f)) {
 863                         int err;
 864
 865                         err = td_io_open_file(td, f);
 866                         if (err) {
 867                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 868                                         err, f->file_name);
 869                                 f = NULL;
 870                                 continue;
 871                         }
 872                         opened = 1;
 873                 }
 874
 875                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 876                                                                 f->flags);
 877                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 878                         break;
 879
 880                 if (opened)
 881                         td_io_close_file(td, f);
 882
 883                 f = NULL;
 884         } while (td->next_file != old_next_file);
 885
 886         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 887         return f;
 888 }
 889
 890 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 891 {
 892         struct fio_file *f;
 893
 894         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 895
 896         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 897                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 898                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 899                                                   td->nr_done_files,
 900                                                   td->o.nr_files);
 901                 return NULL;
 902         }
 903
 904         f = td->file_service_file;
 905         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 906                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 907                         goto out;
 908                 if (td->file_service_left--)
 909                         goto out;
 910         }
 911
 912         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 913             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 914                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 915         else
 916                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 917
 918         td->file_service_file = f;
 919         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 920 out:
 921         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 922         return f;
 923 }
 924
 925 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 926 {
 927         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 928
 929         if (ops->get_next_file)
 930                 return ops->get_next_file(td);
 931
 932         return __get_next_file(td);
 933 }
 934
 935 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 936 {
 937         struct fio_file *f;
 938
 939         do {
 940                 f = get_next_file(td);
 941                 if (!f)
 942                         return 1;
 943
 944                 io_u->file = f;
 945                 get_file(f);
 946
 947                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 948                         break;
 949
 950                 put_file_log(td, f);
 951                 td_io_close_file(td, f);
 952                 io_u->file = NULL;
 953                 fio_file_set_done(f);
 954                 td->nr_done_files++;
 955                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
 956                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
 957         } while (1);
 958
 959         return 0;
 960 }
 961
 962
 963 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 964 {
 965         struct io_u *io_u = NULL;
 966
 967         td_io_u_lock(td);
 968
 969 again:
 970         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 971                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 972         else if (!queue_full(td)) {
 973                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 974
 975                 io_u->buflen = 0;
 976                 io_u->resid = 0;
 977                 io_u->file = NULL;
 978                 io_u->end_io = NULL;
 979         }
 980
 981         if (io_u) {
 982                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 983                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
 984                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
 985
 986                 io_u->error = 0;
 987                 flist_del(&io_u->list);
 988                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 989                 td->cur_depth++;
 990                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
 991         } else if (td->o.verify_async) {
 992                 /*
 993                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
 994                  * return one
 995                  */
 996                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
 997                 goto again;
 998         }
 999
1000         td_io_u_unlock(td);
1001         return io_u;
1002 }
1003
1004 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1005 {
1006         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
1007                 int get_trim = 0;
1008
1009                 if (td->trim_batch) {
1010                         td->trim_batch--;
1011                         get_trim = 1;
1012                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1013                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1014                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1015                         if (!td->trim_batch)
1016                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1017                         get_trim = 1;
1018                 }
1019
1020                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1021                         return 1;
1022         }
1023
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1028 {
1029         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1030                 int get_verify = 0;
1031
1032                 if (td->verify_batch) {
1033                         td->verify_batch--;
1034                         get_verify = 1;
1035                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1036                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1037                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1038                         if (!td->verify_batch)
1039                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1040                         get_verify = 1;
1041                 }
1042
1043                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1044                         return 1;
1045         }
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 /*
1051  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1052  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1053  */
1054 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1055 {
1056         struct fio_file *f;
1057         struct io_u *io_u;
1058
1059         io_u = __get_io_u(td);
1060         if (!io_u) {
1061                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1062                 return NULL;
1063         }
1064
1065         if (check_get_verify(td, io_u))
1066                 goto out;
1067         if (check_get_trim(td, io_u))
1068                 goto out;
1069
1070         /*
1071          * from a requeue, io_u already setup
1072          */
1073         if (io_u->file)
1074                 goto out;
1075
1076         /*
1077          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1078          */
1079         if (td->o.read_iolog_file) {
1080                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1081                         goto err_put;
1082         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1083                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1084                 goto err_put;
1085         }
1086
1087         f = io_u->file;
1088         assert(fio_file_open(f));
1089
1090         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1091                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1092                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1093                         goto err_put;
1094                 }
1095
1096                 f->last_start = io_u->offset;
1097                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1098
1099                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1100                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1101                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1102                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1103                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1104                         /*
1105                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1106                          * buffer is used for writes it is refilled.
1107                          */
1108                         io_u->buf_filled_len = 0;
1109                 }
1110         }
1111
1112         /*
1113          * Set io data pointers.
1114          */
1115         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1116         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1117
1118 out:
1119         assert(io_u->file);
1120         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1121                 if (!td->o.disable_slat)
1122                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1123                 return io_u;
1124         }
1125 err_put:
1126         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1127         put_io_u(td, io_u);
1128         return NULL;
1129 }
1130
1131 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1132 {
1133         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1134                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1135
1136
1137
1138         log_err("fio: io_u error");
1139
1140         if (io_u->file)
1141                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1142
1143         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1144
1145         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1146                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1147
1148         if (!td->error)
1149                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1150 }
1151
1152 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1153                          struct io_completion_data *icd)
1154 {
1155         /*
1156          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1157          * initialized, silence that warning.
1158          */
1159         unsigned long uninitialized_var(usec);
1160         struct fio_file *f;
1161
1162         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1163
1164         td_io_u_lock(td);
1165         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1166         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1167         td_io_u_unlock(td);
1168
1169         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1170                 td->last_was_sync = 1;
1171                 f = io_u->file;
1172                 if (f) {
1173                         f->first_write = -1ULL;
1174                         f->last_write = -1ULL;
1175                 }
1176                 return;
1177         }
1178
1179         td->last_was_sync = 0;
1180         td->last_ddir = io_u->ddir;
1181
1182         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1183                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1184                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1185                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1186                 int ret;
1187
1188                 td->io_blocks[idx]++;
1189                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1190                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1191
1192                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1193                         f = io_u->file;
1194                         if (f) {
1195                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1196                                     io_u->offset < f->first_write)
1197                                         f->first_write = io_u->offset;
1198                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1199                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1200                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1201                         }
1202                 }
1203
1204                 if (ramp_time_over(td)) {
1205                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1206
1207                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1208                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1209                                                         &icd->time);
1210                         if (!td->o.disable_lat) {
1211                                 unsigned long tusec;
1212
1213                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1214                                                         &icd->time);
1215                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1216                         }
1217                         if (!td->o.disable_clat) {
1218                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1219                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1220                         }
1221                         if (!td->o.disable_bw)
1222                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1223                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1224                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1225                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1226                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1227                                          utime_since_now(&td->start));
1228                         }
1229                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1230                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1231                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1232                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1233                                          utime_since_now(&td->start));
1234                 }
1235
1236                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1237                     td->o.do_verify &&
1238                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1239                         log_io_piece(td, io_u);
1240
1241                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1242
1243                 if (io_u->end_io) {
1244                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1245                         if (ret && !icd->error)
1246                                 icd->error = ret;
1247                 }
1248         } else if (io_u->error) {
1249                 icd->error = io_u->error;
1250                 io_u_log_error(td, io_u);
1251         }
1252         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1253             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1254                 /*
1255                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1256                  * and clear all the errors.
1257                  */
1258                 update_error_count(td, icd->error);
1259                 td_clear_error(td);
1260                 icd->error = 0;
1261                 io_u->error = 0;
1262         }
1263 }
1264
1265 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1266                      int nr)
1267 {
1268         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1269                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1270
1271         icd->nr = nr;
1272
1273         icd->error = 0;
1274         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1275 }
1276
1277 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1278                           struct io_completion_data *icd)
1279 {
1280         struct io_u *io_u;
1281         int i;
1282
1283         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1284                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1285
1286                 io_completed(td, io_u, icd);
1287
1288                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1289                         put_io_u(td, io_u);
1290         }
1291 }
1292
1293 /*
1294  * Complete a single io_u for the sync engines.
1295  */
1296 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1297                        unsigned long *bytes)
1298 {
1299         struct io_completion_data icd;
1300
1301         init_icd(td, &icd, 1);
1302         io_completed(td, io_u, &icd);
1303
1304         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1305                 put_io_u(td, io_u);
1306
1307         if (icd.error) {
1308                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1309                 return -1;
1310         }
1311
1312         if (bytes) {
1313                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1314                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1315         }
1316
1317         return 0;
1318 }
1319
1320 /*
1321  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1322  */
1323 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1324                          unsigned long *bytes)
1325 {
1326         struct io_completion_data icd;
1327         struct timespec *tvp = NULL;
1328         int ret;
1329         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1330
1331         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1332
1333         if (!min_evts)
1334                 tvp = &ts;
1335
1336         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1337         if (ret < 0) {
1338                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1339                 return ret;
1340         } else if (!ret)
1341                 return ret;
1342
1343         init_icd(td, &icd, ret);
1344         ios_completed(td, &icd);
1345         if (icd.error) {
1346                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1347                 return -1;
1348         }
1349
1350         if (bytes) {
1351                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1352                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1353         }
1354
1355         return 0;
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1360  */
1361 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1362 {
1363         if (!td->o.disable_slat) {
1364                 unsigned long slat_time;
1365
1366                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1367                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * "randomly" fill the buffer contents
1373  */
1374 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1375                       unsigned int max_bs)
1376 {
1377         io_u->buf_filled_len = 0;
1378
1379         if (!td->o.zero_buffers)
1380                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1381         else
1382                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1383 }