io_u.c

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