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                         if (td->norandommap)
  95                                 break;
  96                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs);
  97                         loops--;
  98                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
  99
 100                 if (!loops) {
 101                         if (get_next_free_block(td, f, &b))
 102                                 return 1;
 103                 }
 104         } else
 105                 b = f->last_pos / td->min_bs;
 106
 107         *offset = (b * td->min_bs) + f->file_offset;
 108         if (*offset > f->file_size)
 109                 return 1;
 110
 111         return 0;
 112 }
 113
 114 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td)
 115 {
 116         unsigned int buflen;
 117         long r;
 118
 119         if (td->min_bs == td->max_bs)
 120                 buflen = td->min_bs;
 121         else {
 122                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 123                 buflen = (1 + (double) (td->max_bs - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 124                 if (!td->bs_unaligned)
 125                         buflen = (buflen + td->min_bs - 1) & ~(td->min_bs - 1);
 126         }
 127
 128         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir]) {
 129                 /*
 130                  * if using direct/raw io, we may not be able to
 131                  * shrink the size. so just fail it.
 132                  */
 133                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO)
 134                         return 0;
 135
 136                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[td->ddir];
 137         }
 138
 139         return buflen;
 140 }
 141
 142 /*
 143  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 144  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 145  * necessary.
 146  */
 147 static int get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 148 {
 149         if (td_rw(td)) {
 150                 struct timeval now;
 151                 unsigned long elapsed;
 152
 153                 gettimeofday(&now, NULL);
 154                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 155
 156                 /*
 157                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 158                  */
 159                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 160                         unsigned int v;
 161                         long r;
 162
 163                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 164                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 165                         if (v < td->rwmixread)
 166                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 167                         else
 168                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 169                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 170                 }
 171                 return td->rwmix_ddir;
 172         } else if (td_read(td))
 173                 return DDIR_READ;
 174         else
 175                 return DDIR_WRITE;
 176 }
 177
 178 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 179 {
 180         io_u->file = NULL;
 181         list_del(&io_u->list);
 182         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 183         td->cur_depth--;
 184 }
 185
 186 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 187                      struct io_u *io_u)
 188 {
 189         /*
 190          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 191          */
 192         if (td->read_iolog)
 193                 return read_iolog_get(td, io_u);
 194
 195         /*
 196          * see if it's time to sync
 197          */
 198         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
 199             && should_fsync(td)) {
 200                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 201                 io_u->file = f;
 202                 return 0;
 203         }
 204
 205         /*
 206          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next position.
 207          */
 208         if (!get_next_offset(td, f, &io_u->offset)) {
 209                 io_u->buflen = get_next_buflen(td);
 210
 211                 if (io_u->buflen) {
 212                         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 213
 214                         /*
 215                          * If using a write iolog, store this entry.
 216                          */
 217                         if (td->write_iolog_file)
 218                                 write_iolog_put(td, io_u);
 219
 220                         io_u->file = f;
 221                         return 0;
 222                 }
 223         }
 224
 225         return 1;
 226 }
 227
 228 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 229 {
 230         struct io_u *io_u = NULL;
 231
 232         if (!queue_full(td)) {
 233                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 234
 235                 io_u->buflen = 0;
 236                 io_u->error = 0;
 237                 io_u->resid = 0;
 238                 list_del(&io_u->list);
 239                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 240                 td->cur_depth++;
 241         }
 242
 243         return io_u;
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 248  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 249  */
 250 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 251 {
 252         struct io_u *io_u;
 253
 254         io_u = __get_io_u(td);
 255         if (!io_u)
 256                 return NULL;
 257
 258         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 259                 td->zone_bytes = 0;
 260                 f->last_pos += td->zone_skip;
 261         }
 262
 263         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 264                 put_io_u(td, io_u);
 265                 return NULL;
 266         }
 267
 268         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->file_size) {
 269                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 270                         put_io_u(td, io_u);
 271                         return NULL;
 272                 }
 273
 274                 io_u->buflen = f->file_size - io_u->offset;
 275         }
 276
 277         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 278                 if (!io_u->buflen) {
 279                         put_io_u(td, io_u);
 280                         return NULL;
 281                 }
 282
 283                 if (!td->read_iolog && !td->sequential && !td->norandommap)
 284                         mark_random_map(td, f, io_u);
 285
 286                 f->last_pos += io_u->buflen;
 287
 288                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
 289                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 290         }
 291
 292         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 293                 put_io_u(td, io_u);
 294                 return NULL;
 295         }
 296
 297         gettimeofday(&io_u->start_time, NULL);
 298         return io_u;
 299 }
 300
 301 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 302                   struct io_completion_data *icd)
 303 {
 304         struct timeval e;
 305         unsigned long msec;
 306
 307         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 308                 td->last_was_sync = 1;
 309                 return;
 310         }
 311
 312         td->last_was_sync = 0;
 313
 314         gettimeofday(&e, NULL);
 315
 316         if (!io_u->error) {
 317                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 318                 const int idx = io_u->ddir;
 319
 320                 td->io_blocks[idx]++;
 321                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 322                 td->zone_bytes += bytes;
 323                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 324
 325                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &e);
 326
 327                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 328                 add_bw_sample(td, idx);
 329
 330                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 331                         log_io_piece(td, io_u);
 332
 333                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 334         } else
 335                 icd->error = io_u->error;
 336 }
 337
 338 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
 339 {
 340         struct io_u *io_u;
 341         int i;
 342
 343         icd->error = 0;
 344         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 345
 346         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 347                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 348
 349                 io_completed(td, io_u, icd);
 350                 put_io_u(td, io_u);
 351         }
 352 }
 353
 354