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 int min_bs = td->rw_min_bs;
  31         unsigned long long block;
  32         unsigned int blocks;
  33         unsigned int nr_blocks;
  34
  35         block = io_u->offset / (unsigned long long) min_bs;
  36         blocks = 0;
  37         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  38
  39         while (blocks < nr_blocks) {
  40                 unsigned int idx, bit;
  41
  42                 if (!random_map_free(td, f, block))
  43                         break;
  44
  45                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  46                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  47
  48                 assert(idx < f->num_maps);
  49
  50                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
  51                 block++;
  52                 blocks++;
  53         }
  54
  55         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  56                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  57 }
  58
  59 /*
  60  * Return the next free block in the map.
  61  */
  62 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  63                                unsigned long long *b)
  64 {
  65         int i;
  66
  67         i = f->last_free_lookup;
  68         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
  69         while ((*b) * td->rw_min_bs < f->real_file_size) {
  70                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
  71                         *b += ffz(f->file_map[i]);
  72                         f->last_free_lookup = i;
  73                         return 0;
  74                 }
  75
  76                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
  77                 i++;
  78         }
  79
  80         return 1;
  81 }
  82
  83 /*
  84  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
  85  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
  86  * the last io issued.
  87  */
  88 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  89                            struct io_u *io_u)
  90 {
  91         const int ddir = io_u->ddir;
  92         unsigned long long b, rb;
  93         long r;
  94
  95         if (!td->sequential) {
  96                 unsigned long long max_blocks = f->file_size / td->min_bs[ddir];
  97                 int loops = 5;
  98
  99                 do {
 100                         r = os_random_long(&td->random_state);
 101                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
 102                         if (td->norandommap)
 103                                 break;
 104                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs[ddir]);
 105                         loops--;
 106                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
 107
 108                 if (!loops) {
 109                         if (get_next_free_block(td, f, &b))
 110                                 return 1;
 111
 112                         b += f->file_offset / td->min_bs[ddir];
 113                 }
 114         } else
 115                 b = f->last_pos / td->min_bs[ddir];
 116
 117         io_u->offset = (b * td->min_bs[ddir]) + f->file_offset;
 118         if (io_u->offset > f->real_file_size)
 119                 return 1;
 120
 121         return 0;
 122 }
 123
 124 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, int ddir)
 125 {
 126         unsigned int buflen;
 127         long r;
 128
 129         if (td->min_bs[ddir] == td->max_bs[ddir])
 130                 buflen = td->min_bs[ddir];
 131         else {
 132                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 133                 buflen = (unsigned int) (1 + (double) (td->max_bs[ddir] - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 134                 if (!td->bs_unaligned)
 135                         buflen = (buflen + td->min_bs[ddir] - 1) & ~(td->min_bs[ddir] - 1);
 136         }
 137
 138         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[ddir]) {
 139                 /*
 140                  * if using direct/raw io, we may not be able to
 141                  * shrink the size. so just fail it.
 142                  */
 143                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO)
 144                         return 0;
 145
 146                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[ddir];
 147         }
 148
 149         return buflen;
 150 }
 151
 152 /*
 153  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 154  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 155  * necessary.
 156  */
 157 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 158 {
 159         if (td_rw(td)) {
 160                 struct timeval now;
 161                 unsigned long elapsed;
 162
 163                 fio_gettime(&now, NULL);
 164                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 165
 166                 /*
 167                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 168                  */
 169                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 170                         unsigned int v;
 171                         long r;
 172
 173                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 174                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 175                         if (v < td->rwmixread)
 176                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 177                         else
 178                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 179                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 180                 }
 181                 return td->rwmix_ddir;
 182         } else if (td_read(td))
 183                 return DDIR_READ;
 184         else
 185                 return DDIR_WRITE;
 186 }
 187
 188 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 189 {
 190         io_u->file = NULL;
 191         list_del(&io_u->list);
 192         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 193         td->cur_depth--;
 194 }
 195
 196 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 197                      struct io_u *io_u)
 198 {
 199         /*
 200          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 201          */
 202         if (td->read_iolog)
 203                 return read_iolog_get(td, io_u);
 204
 205         /*
 206          * see if it's time to sync
 207          */
 208         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
 209             && should_fsync(td)) {
 210                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 211                 io_u->file = f;
 212                 return 0;
 213         }
 214
 215         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 216
 217         /*
 218          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 219          * position.
 220          */
 221         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u->ddir);
 222         if (io_u->buflen) {
 223                 if (!get_next_offset(td, f, io_u)) {
 224                         /*
 225                          * mark entry before potentially trimming io_u
 226                          */
 227                         if (!td->read_iolog && !td->sequential &&
 228                             !td->norandommap)
 229                                 mark_random_map(td, f, io_u);
 230
 231                         /*
 232                          * If using a write iolog, store this entry.
 233                          */
 234                         if (td->write_iolog_file)
 235                                 write_iolog_put(td, io_u);
 236
 237                         io_u->file = f;
 238                         return 0;
 239                 }
 240         }
 241
 242         return 1;
 243 }
 244
 245 static void io_u_mark_depth(struct thread_data *td)
 246 {
 247         int index = 0;
 248
 249         switch (td->cur_depth) {
 250         default:
 251                 index++;
 252         case 32 ... 63:
 253                 index++;
 254         case 16 ... 31:
 255                 index++;
 256         case 8 ... 15:
 257                 index++;
 258         case 4 ... 7:
 259                 index++;
 260         case 2 ... 3:
 261                 index++;
 262         case 1:
 263                 break;
 264         }
 265
 266         td->io_u_map[index]++;
 267         td->total_io_u++;
 268 }
 269
 270 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 271 {
 272         struct io_u *io_u = NULL;
 273
 274         if (!queue_full(td)) {
 275                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 276
 277                 io_u->buflen = 0;
 278                 io_u->error = 0;
 279                 io_u->resid = 0;
 280                 list_del(&io_u->list);
 281                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 282                 td->cur_depth++;
 283                 io_u_mark_depth(td);
 284         }
 285
 286         return io_u;
 287 }
 288
 289 /*
 290  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 291  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 292  */
 293 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 294 {
 295         struct io_u *io_u;
 296
 297         io_u = __get_io_u(td);
 298         if (!io_u)
 299                 return NULL;
 300
 301         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 302                 td->zone_bytes = 0;
 303                 f->last_pos += td->zone_skip;
 304         }
 305
 306         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 307                 put_io_u(td, io_u);
 308                 return NULL;
 309         }
 310
 311         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
 312                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 313                         put_io_u(td, io_u);
 314                         return NULL;
 315                 }
 316
 317                 io_u->buflen = f->real_file_size - io_u->offset;
 318         }
 319
 320         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 321                 if (!io_u->buflen) {
 322                         put_io_u(td, io_u);
 323                         return NULL;
 324                 }
 325
 326                 f->last_pos += io_u->buflen;
 327
 328                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
 329                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 330         }
 331
 332         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 333                 put_io_u(td, io_u);
 334                 return NULL;
 335         }
 336
 337         /*
 338          * Set io data pointers.
 339          */
 340         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 341         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 342
 343         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 344         return io_u;
 345 }
 346
 347 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 348                   struct io_completion_data *icd)
 349 {
 350         unsigned long msec;
 351
 352         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 353                 td->last_was_sync = 1;
 354                 return;
 355         }
 356
 357         td->last_was_sync = 0;
 358
 359         if (!io_u->error) {
 360                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 361                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 362
 363                 td->io_blocks[idx]++;
 364                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 365                 td->zone_bytes += bytes;
 366                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 367
 368                 io_u->file->last_completed_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 369
 370                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 371
 372                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 373                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 374
 375                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 376                         log_io_piece(td, io_u);
 377
 378                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 379         } else
 380                 icd->error = io_u->error;
 381 }
 382
 383 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
 384 {
 385         struct io_u *io_u;
 386         int i;
 387
 388         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 389
 390         icd->error = 0;
 391         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 392
 393         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 394                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 395
 396                 io_completed(td, io_u, icd);
 397                 put_io_u(td, io_u);
 398         }
 399 }