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 "lib/rand.h"
  12
  13 struct io_completion_data {
  14         int nr;                         /* input */
  15
  16         int error;                      /* output */
  17         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  18         struct timeval time;            /* output */
  19 };
  20
  21 /*
  22  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  23  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  24  */
  25 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  26 {
  27         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  28         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  29
  30         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  31
  32         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  33 }
  34
  35 /*
  36  * Mark a given offset as used in the map.
  37  */
  38 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  39 {
  40         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  41         struct fio_file *f = io_u->file;
  42         unsigned long long block;
  43         unsigned int blocks, nr_blocks;
  44         int busy_check;
  45
  46         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  47         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  48         blocks = 0;
  49         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
  50
  51         while (nr_blocks) {
  52                 unsigned int this_blocks, mask;
  53                 unsigned int idx, bit;
  54
  55                 /*
  56                  * If we have a mixed random workload, we may
  57                  * encounter blocks we already did IO to.
  58                  */
  59                 if (!busy_check) {
  60                         blocks = nr_blocks;
  61                         break;
  62                 }
  63                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  64                         break;
  65
  66                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  67                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  68
  69                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  70
  71                 this_blocks = nr_blocks;
  72                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  73                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  74
  75                 do {
  76                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  77                                 mask = -1U;
  78                         else
  79                                 mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  80
  81                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
  82                                 break;
  83
  84                         this_blocks--;
  85                 } while (this_blocks);
  86
  87                 if (!this_blocks)
  88                         break;
  89
  90                 f->file_map[idx] |= mask;
  91                 nr_blocks -= this_blocks;
  92                 blocks += this_blocks;
  93                 block += this_blocks;
  94         }
  95
  96         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  97                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  98 }
  99
 100 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 101                                      enum fio_ddir ddir)
 102 {
 103         unsigned long long max_blocks;
 104         unsigned long long max_size;
 105
 106         assert(ddir_rw(ddir));
 107
 108         /*
 109          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
 110          */
 111         max_size = f->io_size;
 112         if (max_size > f->real_file_size)
 113                 max_size = f->real_file_size;
 114
 115         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 116         if (!max_blocks)
 117                 return 0;
 118
 119         return max_blocks;
 120 }
 121
 122 /*
 123  * Return the next free block in the map.
 124  */
 125 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 126                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 127 {
 128         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 129         int i;
 130
 131         i = f->last_free_lookup;
 132         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 133         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size &&
 134                 (*b) * min_bs < f->io_size) {
 135                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 136                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 137                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 138                                 break;
 139                         f->last_free_lookup = i;
 140                         return 0;
 141                 }
 142
 143                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 144                 i++;
 145         }
 146
 147         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 148         return 1;
 149 }
 150
 151 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 152                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 153 {
 154         unsigned long long r;
 155         int loops = 5;
 156
 157         do {
 158                 r = os_random_long(&td->random_state);
 159                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 160                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 161                         * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 162
 163                 /*
 164                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 165                  */
 166                 if (!file_randommap(td, f))
 167                         return 0;
 168
 169                 /*
 170                  * calculate map offset and check if it's free
 171                  */
 172                 if (random_map_free(f, *b))
 173                         return 0;
 174
 175                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 176                                                                         *b);
 177         } while (--loops);
 178
 179         /*
 180          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 181          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 182          * block from there.
 183          */
 184         loops = 10;
 185         do {
 186                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 187                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 188                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 189                         return 0;
 190
 191                 r = os_random_long(&td->random_state);
 192         } while (--loops);
 193
 194         /*
 195          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 196          */
 197         f->last_free_lookup = 0;
 198         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 199 }
 200
 201 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 202                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 203 {
 204         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
 205                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 206                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
 207                 return 1;
 208         }
 209
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 214                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 215 {
 216         assert(ddir_rw(ddir));
 217
 218         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 219                 *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 220                 return 0;
 221         }
 222
 223         return 1;
 224 }
 225
 226 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 227                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
 228 {
 229         struct fio_file *f = io_u->file;
 230         int ret;
 231
 232         assert(ddir_rw(ddir));
 233
 234         if (rw_seq) {
 235                 if (td_random(td))
 236                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 237                 else
 238                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 239         } else {
 240                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 241
 242                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 243                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 244                         if (ret)
 245                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 246                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 247                         if (f->last_start != -1ULL)
 248                                 *b = (f->last_start - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 249                         else
 250                                 *b = 0;
 251                         ret = 0;
 252                 } else {
 253                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 254                         ret = 1;
 255                 }
 256         }
 257
 258         return ret;
 259 }
 260
 261 /*
 262  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 263  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 264  * the last io issued.
 265  */
 266 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 267 {
 268         struct fio_file *f = io_u->file;
 269         unsigned long long b;
 270         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 271         int rw_seq_hit = 0;
 272
 273         assert(ddir_rw(ddir));
 274
 275         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 276                 rw_seq_hit = 1;
 277                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 278         }
 279
 280         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b)) {
 281                 printf("fail\n");
 282                 return 1;
 283         }
 284
 285         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 286         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 287                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 288                                         io_u->offset, f->io_size);
 289                 return 1;
 290         }
 291
 292         io_u->offset += f->file_offset;
 293         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 294                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 295                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 296                 return 1;
 297         }
 298
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 303 {
 304         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 305
 306         if (ops->fill_io_u_off)
 307                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
 308
 309         return __get_next_offset(td, io_u);
 310 }
 311
 312 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 313 {
 314         const int ddir = io_u->ddir;
 315         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 316         unsigned int minbs, maxbs;
 317         long r;
 318
 319         assert(ddir_rw(ddir));
 320
 321         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 322         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 323
 324         if (minbs == maxbs)
 325                 buflen = minbs;
 326         else {
 327                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 328                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 329                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 330                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 331                         if (buflen < minbs)
 332                                 buflen = minbs;
 333                 } else {
 334                         long perc = 0;
 335                         unsigned int i;
 336
 337                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 338                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 339
 340                                 buflen = bsp->bs;
 341                                 perc += bsp->perc;
 342                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
 343                                         break;
 344                         }
 345                 }
 346                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 347                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 348         }
 349
 350         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 351                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 352                                                 minbs, ddir);
 353                 buflen = minbs;
 354         }
 355
 356         return buflen;
 357 }
 358
 359 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 360 {
 361         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 362
 363         if (ops->fill_io_u_size)
 364                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 365
 366         return __get_next_buflen(td, io_u);
 367 }
 368
 369 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 370 {
 371         unsigned int diff;
 372
 373         /*
 374          * we do time or byte based switch. this is needed because
 375          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 376          * whereas reads do not.
 377          */
 378         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 379         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 380 }
 381
 382 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 383 {
 384         unsigned int v;
 385         long r;
 386
 387         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 388         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 389         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 390                 return DDIR_READ;
 391
 392         return DDIR_WRITE;
 393 }
 394
 395 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 396 {
 397         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 398         struct timeval t;
 399         long usec;
 400
 401         assert(ddir_rw(ddir));
 402
 403         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 404                 return ddir;
 405
 406         /*
 407          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 408          * should switch.
 409          */
 410         if (td_rw(td)) {
 411                 /*
 412                  * Other direction does not have too much pending, switch
 413                  */
 414                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 415                         return odir;
 416
 417                 /*
 418                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 419                  * and deduct from both.
 420                  */
 421                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 422                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 423                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 424                 } else {
 425                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 426                         ddir = odir;
 427                 }
 428         } else
 429                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 430
 431         fio_gettime(&t, NULL);
 432         usec_sleep(td, usec);
 433         usec = utime_since_now(&t);
 434
 435         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 436
 437         odir = ddir ^ 1;
 438         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 439                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 440
 441         return ddir;
 442 }
 443
 444 /*
 445  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 446  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 447  * necessary.
 448  */
 449 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 450 {
 451         enum fio_ddir ddir;
 452
 453         /*
 454          * see if it's time to fsync
 455          */
 456         if (td->o.fsync_blocks &&
 457            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 458              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 459                 return DDIR_SYNC;
 460
 461         /*
 462          * see if it's time to fdatasync
 463          */
 464         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 465            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 466              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 467                 return DDIR_DATASYNC;
 468
 469         /*
 470          * see if it's time to sync_file_range
 471          */
 472         if (td->sync_file_range_nr &&
 473            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 474              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 475                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 476
 477         if (td_rw(td)) {
 478                 /*
 479                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 480                  */
 481                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 482                         /*
 483                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 484                          * one data direction, to avoid overflowing the
 485                          * ranges too much
 486                          */
 487                         ddir = get_rand_ddir(td);
 488
 489                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 490                                 set_rwmix_bytes(td);
 491
 492                         td->rwmix_ddir = ddir;
 493                 }
 494                 ddir = td->rwmix_ddir;
 495         } else if (td_read(td))
 496                 ddir = DDIR_READ;
 497         else
 498                 ddir = DDIR_WRITE;
 499
 500         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 501         return td->rwmix_ddir;
 502 }
 503
 504 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 505 {
 506         int ret = put_file(td, f);
 507
 508         if (ret)
 509                 td_verror(td, ret, "file close");
 510 }
 511
 512 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 513 {
 514         td_io_u_lock(td);
 515
 516         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 517         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 518
 519         if (io_u->file)
 520                 put_file_log(td, io_u->file);
 521
 522         io_u->file = NULL;
 523         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 524                 td->cur_depth--;
 525         flist_del_init(&io_u->list);
 526         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 527         td_io_u_unlock(td);
 528         td_io_u_free_notify(td);
 529 }
 530
 531 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 532 {
 533         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 534         put_io_u(td, io_u);
 535 }
 536
 537 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 538 {
 539         struct io_u *__io_u = *io_u;
 540
 541         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 542
 543         td_io_u_lock(td);
 544
 545         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 546         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
 547                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 548
 549         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 550         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 551                 td->cur_depth--;
 552         flist_del(&__io_u->list);
 553         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 554         td_io_u_unlock(td);
 555         *io_u = NULL;
 556 }
 557
 558 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 559 {
 560         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 561                 goto out;
 562
 563         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 564
 565         /*
 566          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 567          */
 568         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 569                 goto out;
 570
 571         /*
 572          * See if it's time to switch to a new zone
 573          */
 574         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 575                 td->zone_bytes = 0;
 576                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 577                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 578         }
 579
 580         /*
 581          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 582          * position.
 583          */
 584         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 585                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 586                 return 1;
 587         }
 588
 589         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 590         if (!io_u->buflen) {
 591                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 592                 return 1;
 593         }
 594
 595         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 596                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 597                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 598                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 599                 return 1;
 600         }
 601
 602         /*
 603          * mark entry before potentially trimming io_u
 604          */
 605         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 606                 mark_random_map(td, io_u);
 607
 608         /*
 609          * If using a write iolog, store this entry.
 610          */
 611 out:
 612         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 613         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 614         log_io_u(td, io_u);
 615         return 0;
 616 }
 617
 618 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 619 {
 620         int index = 0;
 621
 622         switch (nr) {
 623         default:
 624                 index = 6;
 625                 break;
 626         case 33 ... 64:
 627                 index = 5;
 628                 break;
 629         case 17 ... 32:
 630                 index = 4;
 631                 break;
 632         case 9 ... 16:
 633                 index = 3;
 634                 break;
 635         case 5 ... 8:
 636                 index = 2;
 637                 break;
 638         case 1 ... 4:
 639                 index = 1;
 640         case 0:
 641                 break;
 642         }
 643
 644         map[index]++;
 645 }
 646
 647 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 648 {
 649         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 650         td->ts.total_submit++;
 651 }
 652
 653 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 654 {
 655         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 656         td->ts.total_complete++;
 657 }
 658
 659 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 660 {
 661         int index = 0;
 662
 663         switch (td->cur_depth) {
 664         default:
 665                 index = 6;
 666                 break;
 667         case 32 ... 63:
 668                 index = 5;
 669                 break;
 670         case 16 ... 31:
 671                 index = 4;
 672                 break;
 673         case 8 ... 15:
 674                 index = 3;
 675                 break;
 676         case 4 ... 7:
 677                 index = 2;
 678                 break;
 679         case 2 ... 3:
 680                 index = 1;
 681         case 1:
 682                 break;
 683         }
 684
 685         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 686 }
 687
 688 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 689 {
 690         int index = 0;
 691
 692         assert(usec < 1000);
 693
 694         switch (usec) {
 695         case 750 ... 999:
 696                 index = 9;
 697                 break;
 698         case 500 ... 749:
 699                 index = 8;
 700                 break;
 701         case 250 ... 499:
 702                 index = 7;
 703                 break;
 704         case 100 ... 249:
 705                 index = 6;
 706                 break;
 707         case 50 ... 99:
 708                 index = 5;
 709                 break;
 710         case 20 ... 49:
 711                 index = 4;
 712                 break;
 713         case 10 ... 19:
 714                 index = 3;
 715                 break;
 716         case 4 ... 9:
 717                 index = 2;
 718                 break;
 719         case 2 ... 3:
 720                 index = 1;
 721         case 0 ... 1:
 722                 break;
 723         }
 724
 725         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 726         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 727 }
 728
 729 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 730 {
 731         int index = 0;
 732
 733         switch (msec) {
 734         default:
 735                 index = 11;
 736                 break;
 737         case 1000 ... 1999:
 738                 index = 10;
 739                 break;
 740         case 750 ... 999:
 741                 index = 9;
 742                 break;
 743         case 500 ... 749:
 744                 index = 8;
 745                 break;
 746         case 250 ... 499:
 747                 index = 7;
 748                 break;
 749         case 100 ... 249:
 750                 index = 6;
 751                 break;
 752         case 50 ... 99:
 753                 index = 5;
 754                 break;
 755         case 20 ... 49:
 756                 index = 4;
 757                 break;
 758         case 10 ... 19:
 759                 index = 3;
 760                 break;
 761         case 4 ... 9:
 762                 index = 2;
 763                 break;
 764         case 2 ... 3:
 765                 index = 1;
 766         case 0 ... 1:
 767                 break;
 768         }
 769
 770         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 771         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 772 }
 773
 774 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 775 {
 776         if (usec < 1000)
 777                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 778         else
 779                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 780 }
 781
 782 /*
 783  * Get next file to service by choosing one at random
 784  */
 785 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 786                                            enum fio_file_flags goodf,
 787                                            enum fio_file_flags badf)
 788 {
 789         struct fio_file *f;
 790         int fno;
 791
 792         do {
 793                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 794                 int opened = 0;
 795
 796                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 797                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 798                 f = td->files[fno];
 799                 if (fio_file_done(f))
 800                         continue;
 801
 802                 if (!fio_file_open(f)) {
 803                         int err;
 804
 805                         err = td_io_open_file(td, f);
 806                         if (err)
 807                                 continue;
 808                         opened = 1;
 809                 }
 810
 811                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 812                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 813                         return f;
 814                 }
 815                 if (opened)
 816                         td_io_close_file(td, f);
 817         } while (1);
 818 }
 819
 820 /*
 821  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 822  */
 823 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 824                                          int badf)
 825 {
 826         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 827         struct fio_file *f;
 828
 829         do {
 830                 int opened = 0;
 831
 832                 f = td->files[td->next_file];
 833
 834                 td->next_file++;
 835                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 836                         td->next_file = 0;
 837
 838                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 839                 if (fio_file_done(f)) {
 840                         f = NULL;
 841                         continue;
 842                 }
 843
 844                 if (!fio_file_open(f)) {
 845                         int err;
 846
 847                         err = td_io_open_file(td, f);
 848                         if (err) {
 849                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 850                                         err, f->file_name);
 851                                 f = NULL;
 852                                 continue;
 853                         }
 854                         opened = 1;
 855                 }
 856
 857                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 858                                                                 f->flags);
 859                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 860                         break;
 861
 862                 if (opened)
 863                         td_io_close_file(td, f);
 864
 865                 f = NULL;
 866         } while (td->next_file != old_next_file);
 867
 868         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 869         return f;
 870 }
 871
 872 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 873 {
 874         struct fio_file *f;
 875
 876         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 877
 878         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 879                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 880                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 881                                                   td->nr_done_files,
 882                                                   td->o.nr_files);
 883                 return NULL;
 884         }
 885
 886         f = td->file_service_file;
 887         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 888                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 889                         goto out;
 890                 if (td->file_service_left--)
 891                         goto out;
 892         }
 893
 894         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 895             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 896                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 897         else
 898                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 899
 900         td->file_service_file = f;
 901         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 902 out:
 903         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 904         return f;
 905 }
 906
 907 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 908 {
 909         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 910
 911         if (ops->get_next_file)
 912                 return ops->get_next_file(td);
 913
 914         return __get_next_file(td);
 915 }
 916
 917 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 918 {
 919         struct fio_file *f;
 920
 921         do {
 922                 f = get_next_file(td);
 923                 if (!f)
 924                         return 1;
 925
 926                 io_u->file = f;
 927                 get_file(f);
 928
 929                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 930                         break;
 931
 932                 put_file_log(td, f);
 933                 td_io_close_file(td, f);
 934                 io_u->file = NULL;
 935                 fio_file_set_done(f);
 936                 td->nr_done_files++;
 937                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
 938                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
 939         } while (1);
 940
 941         return 0;
 942 }
 943
 944
 945 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 946 {
 947         struct io_u *io_u = NULL;
 948
 949         td_io_u_lock(td);
 950
 951 again:
 952         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 953                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 954         else if (!queue_full(td)) {
 955                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 956
 957                 io_u->buflen = 0;
 958                 io_u->resid = 0;
 959                 io_u->file = NULL;
 960                 io_u->end_io = NULL;
 961         }
 962
 963         if (io_u) {
 964                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 965                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
 966
 967                 io_u->error = 0;
 968                 flist_del(&io_u->list);
 969                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 970                 td->cur_depth++;
 971                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
 972         } else if (td->o.verify_async) {
 973                 /*
 974                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
 975                  * return one
 976                  */
 977                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
 978                 goto again;
 979         }
 980
 981         td_io_u_unlock(td);
 982         return io_u;
 983 }
 984
 985 /*
 986  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 987  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 988  */
 989 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 990 {
 991         struct fio_file *f;
 992         struct io_u *io_u;
 993
 994         io_u = __get_io_u(td);
 995         if (!io_u) {
 996                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 997                 return NULL;
 998         }
 999
1000         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1001                 int get_verify = 0;
1002
1003                 if (td->verify_batch) {
1004                         td->verify_batch--;
1005                         get_verify = 1;
1006                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1007                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1008                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1009                         if (!td->verify_batch)
1010                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1011                         get_verify = 1;
1012                 }
1013
1014                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1015                         goto out;
1016         }
1017
1018         /*
1019          * from a requeue, io_u already setup
1020          */
1021         if (io_u->file)
1022                 goto out;
1023
1024         /*
1025          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1026          */
1027         if (td->o.read_iolog_file) {
1028                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1029                         goto err_put;
1030         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1031                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1032                 goto err_put;
1033         }
1034
1035         f = io_u->file;
1036         assert(fio_file_open(f));
1037
1038         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1039                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1040                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1041                         goto err_put;
1042                 }
1043
1044                 f->last_start = io_u->offset;
1045                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1046
1047                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1048                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1049                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1050                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1051                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1052                         /*
1053                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1054                          * buffer is used for writes it is refilled.
1055                          */
1056                         io_u->buf_filled_len = 0;
1057                 }
1058         }
1059
1060         /*
1061          * Set io data pointers.
1062          */
1063         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1064         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1065
1066 out:
1067         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1068                 if (!td->o.disable_slat)
1069                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1070                 return io_u;
1071         }
1072 err_put:
1073         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1074         put_io_u(td, io_u);
1075         return NULL;
1076 }
1077
1078 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1079 {
1080         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1081                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1082
1083
1084
1085         log_err("fio: io_u error");
1086
1087         if (io_u->file)
1088                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1089
1090         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1091
1092         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1093                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1094
1095         if (!td->error)
1096                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1097 }
1098
1099 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1100                          struct io_completion_data *icd)
1101 {
1102         /*
1103          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1104          * initialized, silence that warning.
1105          */
1106         unsigned long uninitialized_var(usec);
1107         struct fio_file *f;
1108
1109         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1110
1111         td_io_u_lock(td);
1112         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1113         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1114         td_io_u_unlock(td);
1115
1116         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1117                 td->last_was_sync = 1;
1118                 f = io_u->file;
1119                 if (f) {
1120                         f->first_write = -1ULL;
1121                         f->last_write = -1ULL;
1122                 }
1123                 return;
1124         }
1125
1126         td->last_was_sync = 0;
1127         td->last_ddir = io_u->ddir;
1128
1129         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1130                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1131                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1132                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1133                 int ret;
1134
1135                 td->io_blocks[idx]++;
1136                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1137                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1138
1139                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1140                         f = io_u->file;
1141                         if (f) {
1142                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1143                                     io_u->offset < f->first_write)
1144                                         f->first_write = io_u->offset;
1145                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1146                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1147                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1148                         }
1149                 }
1150
1151                 if (ramp_time_over(td)) {
1152                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1153
1154                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1155                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1156                                                         &icd->time);
1157                         if (!td->o.disable_lat) {
1158                                 unsigned long tusec;
1159
1160                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1161                                                         &icd->time);
1162                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1163                         }
1164                         if (!td->o.disable_clat) {
1165                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1166                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1167                         }
1168                         if (!td->o.disable_bw)
1169                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1170                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1171                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1172                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1173                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1174                                          utime_since_now(&td->start));
1175                         }
1176                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1177                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1178                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1179                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1180                                          utime_since_now(&td->start));
1181                 }
1182
1183                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1184                     td->o.do_verify &&
1185                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1186                         log_io_piece(td, io_u);
1187
1188                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1189
1190                 if (io_u->end_io) {
1191                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1192                         if (ret && !icd->error)
1193                                 icd->error = ret;
1194                 }
1195         } else if (io_u->error) {
1196                 icd->error = io_u->error;
1197                 io_u_log_error(td, io_u);
1198         }
1199         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1200             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1201                 /*
1202                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1203                  * and clear all the errors.
1204                  */
1205                 update_error_count(td, icd->error);
1206                 td_clear_error(td);
1207                 icd->error = 0;
1208                 io_u->error = 0;
1209         }
1210 }
1211
1212 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1213                      int nr)
1214 {
1215         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1216                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1217
1218         icd->nr = nr;
1219
1220         icd->error = 0;
1221         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1222 }
1223
1224 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1225                           struct io_completion_data *icd)
1226 {
1227         struct io_u *io_u;
1228         int i;
1229
1230         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1231                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1232
1233                 io_completed(td, io_u, icd);
1234
1235                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1236                         put_io_u(td, io_u);
1237         }
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Complete a single io_u for the sync engines.
1242  */
1243 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1244                        unsigned long *bytes)
1245 {
1246         struct io_completion_data icd;
1247
1248         init_icd(td, &icd, 1);
1249         io_completed(td, io_u, &icd);
1250
1251         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1252                 put_io_u(td, io_u);
1253
1254         if (icd.error) {
1255                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1256                 return -1;
1257         }
1258
1259         if (bytes) {
1260                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1261                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1262         }
1263
1264         return 0;
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1269  */
1270 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1271                          unsigned long *bytes)
1272 {
1273         struct io_completion_data icd;
1274         struct timespec *tvp = NULL;
1275         int ret;
1276         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1277
1278         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1279
1280         if (!min_evts)
1281                 tvp = &ts;
1282
1283         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1284         if (ret < 0) {
1285                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1286                 return ret;
1287         } else if (!ret)
1288                 return ret;
1289
1290         init_icd(td, &icd, ret);
1291         ios_completed(td, &icd);
1292         if (icd.error) {
1293                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1294                 return -1;
1295         }
1296
1297         if (bytes) {
1298                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1299                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1300         }
1301
1302         return 0;
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1307  */
1308 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1309 {
1310         if (!td->o.disable_slat) {
1311                 unsigned long slat_time;
1312
1313                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1314                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1315         }
1316 }
1317
1318 /*
1319  * "randomly" fill the buffer contents
1320  */
1321 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1322                       unsigned int max_bs)
1323 {
1324         if (!td->o.zero_buffers)
1325                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1326         else
1327                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1328 }