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 "os.h"
  10
  11 /*
  12  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  13  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  14  */
  15 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  16                            unsigned long long block)
  17 {
  18         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  19         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  20
  21         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  22 }
  23
  24 /*
  25  * Mark a given offset as used in the map.
  26  */
  27 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  28                             struct io_u *io_u)
  29 {
  30         unsigned long long block = io_u->offset / (unsigned long long) td->min_bs;
  31         unsigned int blocks = 0;
  32
  33         while (blocks < (io_u->buflen / td->min_bs)) {
  34                 unsigned int idx, bit;
  35
  36                 if (!random_map_free(td, f, block))
  37                         break;
  38
  39                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  40                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  41
  42                 assert(idx < f->num_maps);
  43
  44                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
  45                 block++;
  46                 blocks++;
  47         }
  48
  49         if ((blocks * td->min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = blocks * td->min_bs;
  51 }
  52
  53 /*
  54  * Return the next free block in the map.
  55  */
  56 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  57                                unsigned long long *b)
  58 {
  59         int i;
  60
  61         *b = 0;
  62         i = 0;
  63         while ((*b) * td->min_bs < f->file_size) {
  64                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
  65                         *b += ffz(f->file_map[i]);
  66                         return 0;
  67                 }
  68
  69                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
  70                 i++;
  71         }
  72
  73         return 1;
  74 }
  75
  76 /*
  77  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
  78  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
  79  * the last io issued.
  80  */
  81 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  82                            unsigned long long *offset)
  83 {
  84         unsigned long long b, rb;
  85         long r;
  86
  87         if (!td->sequential) {
  88                 unsigned long long max_blocks = td->io_size / td->min_bs;
  89                 int loops = 50;
  90
  91                 do {
  92                         r = os_random_long(&td->random_state);
  93                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
  94                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs);
  95                         loops--;
  96                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
  97
  98                 if (!loops) {
  99                         if (get_next_free_block(td, f, &b))
 100                                 return 1;
 101                 }
 102         } else
 103                 b = f->last_pos / td->min_bs;
 104
 105         *offset = (b * td->min_bs) + f->file_offset;
 106         if (*offset > f->file_size)
 107                 return 1;
 108
 109         return 0;
 110 }
 111
 112 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td)
 113 {
 114         unsigned int buflen;
 115         long r;
 116
 117         if (td->min_bs == td->max_bs)
 118                 buflen = td->min_bs;
 119         else {
 120                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 121                 buflen = (1 + (double) (td->max_bs - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 122                 buflen = (buflen + td->min_bs - 1) & ~(td->min_bs - 1);
 123         }
 124
 125         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir]) {
 126                 /*
 127                  * if using direct/raw io, we may not be able to
 128                  * shrink the size. so just fail it.
 129                  */
 130                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO)
 131                         return 0;
 132
 133                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir];
 134         }
 135
 136         return buflen;
 137 }
 138
 139 /*
 140  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 141  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 142  * necessary.
 143  */
 144 static int get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 145 {
 146         if (td_rw(td)) {
 147                 struct timeval now;
 148                 unsigned long elapsed;
 149
 150                 gettimeofday(&now, NULL);
 151                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 152
 153                 /*
 154                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 155                  */
 156                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 157                         unsigned int v;
 158                         long r;
 159
 160                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 161                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 162                         if (v < td->rwmixread)
 163                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 164                         else
 165                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 166                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 167                 }
 168                 return td->rwmix_ddir;
 169         } else if (td_read(td))
 170                 return DDIR_READ;
 171         else
 172                 return DDIR_WRITE;
 173 }
 174
 175 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 176 {
 177         io_u->file = NULL;
 178         list_del(&io_u->list);
 179         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 180         td->cur_depth--;
 181 }
 182
 183 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 184                      struct io_u *io_u)
 185 {
 186         /*
 187          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 188          */
 189         if (td->read_iolog)
 190                 return read_iolog_get(td, io_u);
 191
 192         /*
 193          * see if it's time to sync
 194          */
 195         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
 196             && should_fsync(td)) {
 197                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 198                 io_u->file = f;
 199                 return 0;
 200         }
 201
 202         /*
 203          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next position.
 204          */
 205         if (!get_next_offset(td, f, &io_u->offset)) {
 206                 io_u->buflen = get_next_buflen(td);
 207
 208                 if (io_u->buflen) {
 209                         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 210
 211                         /*
 212                          * If using a write iolog, store this entry.
 213                          */
 214                         if (td->write_iolog_file)
 215                                 write_iolog_put(td, io_u);
 216
 217                         io_u->file = f;
 218                         return 0;
 219                 }
 220         }
 221
 222         return 1;
 223 }
 224
 225 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 226 {
 227         struct io_u *io_u = NULL;
 228
 229         if (!queue_full(td)) {
 230                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 231
 232                 io_u->buflen = 0;
 233                 io_u->error = 0;
 234                 io_u->resid = 0;
 235                 list_del(&io_u->list);
 236                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 237                 td->cur_depth++;
 238         }
 239
 240         return io_u;
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 245  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 246  */
 247 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 248 {
 249         struct io_u *io_u;
 250
 251         io_u = __get_io_u(td);
 252         if (!io_u)
 253                 return NULL;
 254
 255         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 256                 td->zone_bytes = 0;
 257                 f->last_pos += td->zone_skip;
 258         }
 259
 260         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 261                 put_io_u(td, io_u);
 262                 return NULL;
 263         }
 264
 265         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->file_size) {
 266                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 267                         put_io_u(td, io_u);
 268                         return NULL;
 269                 }
 270
 271                 io_u->buflen = f->file_size - io_u->offset;
 272         }
 273
 274         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 275                 if (!io_u->buflen) {
 276                         put_io_u(td, io_u);
 277                         return NULL;
 278                 }
 279
 280                 if (!td->read_iolog && !td->sequential)
 281                         mark_random_map(td, f, io_u);
 282
 283                 f->last_pos += io_u->buflen;
 284
 285                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
 286                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 287         }
 288
 289         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 290                 put_io_u(td, io_u);
 291                 return NULL;
 292         }
 293
 294         gettimeofday(&io_u->start_time, NULL);
 295         return io_u;
 296 }
 297
 298 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 299                   struct io_completion_data *icd)
 300 {
 301         struct timeval e;
 302         unsigned long msec;
 303
 304         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 305                 td->last_was_sync = 1;
 306                 return;
 307         }
 308
 309         td->last_was_sync = 0;
 310
 311         gettimeofday(&e, NULL);
 312
 313         if (!io_u->error) {
 314                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 315                 const int idx = io_u->ddir;
 316
 317                 td->io_blocks[idx]++;
 318                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 319                 td->zone_bytes += bytes;
 320                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 321
 322                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &e);
 323
 324                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 325                 add_bw_sample(td, idx);
 326
 327                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 328                         log_io_piece(td, io_u);
 329
 330                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 331         } else
 332                 icd->error = io_u->error;
 333 }
 334
 335 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
 336 {
 337         struct io_u *io_u;
 338         int i;
 339
 340         icd->error = 0;
 341         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 342
 343         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 344                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 345
 346                 io_completed(td, io_u, icd);
 347                 put_io_u(td, io_u);
 348         }
 349 }
 350
 351