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