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 "lib/rand.h"
  12
  13 struct io_completion_data {
  14         int nr;                         /* input */
  15
  16         int error;                      /* output */
  17         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  18         struct timeval time;            /* output */
  19 };
  20
  21 /*
  22  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  23  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  24  */
  25 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  26 {
  27         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  28         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  29
  30         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  31
  32         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  33 }
  34
  35 /*
  36  * Mark a given offset as used in the map.
  37  */
  38 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  39 {
  40         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  41         struct fio_file *f = io_u->file;
  42         unsigned long long block;
  43         unsigned int blocks, nr_blocks;
  44         int busy_check;
  45
  46         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  47         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  48         blocks = 0;
  49         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
  50
  51         while (nr_blocks) {
  52                 unsigned int this_blocks, mask;
  53                 unsigned int idx, bit;
  54
  55                 /*
  56                  * If we have a mixed random workload, we may
  57                  * encounter blocks we already did IO to.
  58                  */
  59                 if (!busy_check) {
  60                         blocks = nr_blocks;
  61                         break;
  62                 }
  63                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  64                         break;
  65
  66                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  67                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  68
  69                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  70
  71                 this_blocks = nr_blocks;
  72                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  73                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  74
  75                 do {
  76                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  77                                 mask = -1U;
  78                         else
  79                                 mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  80
  81                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
  82                                 break;
  83
  84                         this_blocks--;
  85                 } while (this_blocks);
  86
  87                 if (!this_blocks)
  88                         break;
  89
  90                 f->file_map[idx] |= mask;
  91                 nr_blocks -= this_blocks;
  92                 blocks += this_blocks;
  93                 block += this_blocks;
  94         }
  95
  96         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  97                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  98 }
  99
 100 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 101                                      enum fio_ddir ddir)
 102 {
 103         unsigned long long max_blocks;
 104         unsigned long long max_size;
 105
 106         /*
 107          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
 108          */
 109         max_size = f->io_size;
 110         if (max_size > f->real_file_size)
 111                 max_size = f->real_file_size;
 112
 113         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 114         if (!max_blocks)
 115                 return 0;
 116
 117         return max_blocks;
 118 }
 119
 120 /*
 121  * Return the next free block in the map.
 122  */
 123 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 124                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 125 {
 126         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 127         int i;
 128
 129         i = f->last_free_lookup;
 130         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 131         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size &&
 132                 (*b) * min_bs < f->io_size) {
 133                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 134                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 135                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 136                                 break;
 137                         f->last_free_lookup = i;
 138                         return 0;
 139                 }
 140
 141                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 142                 i++;
 143         }
 144
 145         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 146         return 1;
 147 }
 148
 149 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 150                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 151 {
 152         unsigned long long r;
 153         int loops = 5;
 154
 155         do {
 156                 r = os_random_long(&td->random_state);
 157                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 158                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 159                         * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 160
 161                 /*
 162                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 163                  */
 164                 if (!file_randommap(td, f))
 165                         return 0;
 166
 167                 /*
 168                  * calculate map offset and check if it's free
 169                  */
 170                 if (random_map_free(f, *b))
 171                         return 0;
 172
 173                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 174                                                                         *b);
 175         } while (--loops);
 176
 177         /*
 178          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 179          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 180          * block from there.
 181          */
 182         loops = 10;
 183         do {
 184                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 185                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 186                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 187                         return 0;
 188
 189                 r = os_random_long(&td->random_state);
 190         } while (--loops);
 191
 192         /*
 193          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 194          */
 195         f->last_free_lookup = 0;
 196         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 197 }
 198
 199 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 200                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 201 {
 202         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
 203                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 204                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
 205                 return 1;
 206         }
 207
 208         return 0;
 209 }
 210
 211 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 212                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 213 {
 214         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 215                 *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 216                 return 0;
 217         }
 218
 219         return 1;
 220 }
 221
 222 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 223                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
 224 {
 225         struct fio_file *f = io_u->file;
 226         int ret;
 227
 228         if (rw_seq) {
 229                 if (td_random(td))
 230                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 231                 else
 232                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 233         } else {
 234                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 235
 236                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 237                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 238                         if (ret)
 239                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 240                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 241                         if (f->last_start != -1ULL)
 242                                 *b = (f->last_start - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 243                         else
 244                                 *b = 0;
 245                         ret = 0;
 246                 } else {
 247                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 248                         ret = 1;
 249                 }
 250         }
 251
 252         return ret;
 253 }
 254
 255 /*
 256  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 257  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 258  * the last io issued.
 259  */
 260 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 261 {
 262         struct fio_file *f = io_u->file;
 263         unsigned long long b;
 264         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 265         int rw_seq_hit = 0;
 266
 267         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 268                 rw_seq_hit = 1;
 269                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 270         }
 271
 272         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b)) {
 273                 printf("fail\n");
 274                 return 1;
 275         }
 276
 277         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 278         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 279                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 280                                         io_u->offset, f->io_size);
 281                 return 1;
 282         }
 283
 284         io_u->offset += f->file_offset;
 285         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 286                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 287                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 288                 return 1;
 289         }
 290
 291         return 0;
 292 }
 293
 294 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 295 {
 296         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 297
 298         if (ops->fill_io_u_off)
 299                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
 300
 301         return __get_next_offset(td, io_u);
 302 }
 303
 304 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 305 {
 306         const int ddir = io_u->ddir;
 307         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 308         unsigned int minbs, maxbs;
 309         long r;
 310
 311         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 312         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 313
 314         if (minbs == maxbs)
 315                 buflen = minbs;
 316         else {
 317                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 318                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 319                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 320                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 321                         if (buflen < minbs)
 322                                 buflen = minbs;
 323                 } else {
 324                         long perc = 0;
 325                         unsigned int i;
 326
 327                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 328                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 329
 330                                 buflen = bsp->bs;
 331                                 perc += bsp->perc;
 332                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
 333                                         break;
 334                         }
 335                 }
 336                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 337                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 338         }
 339
 340         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 341                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 342                                                 minbs, ddir);
 343                 buflen = minbs;
 344         }
 345
 346         return buflen;
 347 }
 348
 349 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 350 {
 351         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 352
 353         if (ops->fill_io_u_size)
 354                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 355
 356         return __get_next_buflen(td, io_u);
 357 }
 358
 359 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 360 {
 361         unsigned int diff;
 362
 363         /*
 364          * we do time or byte based switch. this is needed because
 365          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 366          * whereas reads do not.
 367          */
 368         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 369         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 370 }
 371
 372 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 373 {
 374         unsigned int v;
 375         long r;
 376
 377         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 378         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 379         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 380                 return DDIR_READ;
 381
 382         return DDIR_WRITE;
 383 }
 384
 385 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 386 {
 387         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 388         struct timeval t;
 389         long usec;
 390
 391         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 392                 return ddir;
 393
 394         /*
 395          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 396          * should switch.
 397          */
 398         if (td_rw(td)) {
 399                 /*
 400                  * Other direction does not have too much pending, switch
 401                  */
 402                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 403                         return odir;
 404
 405                 /*
 406                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 407                  * and deduct from both.
 408                  */
 409                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 410                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 411                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 412                 } else {
 413                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 414                         ddir = odir;
 415                 }
 416         } else
 417                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 418
 419         fio_gettime(&t, NULL);
 420         usec_sleep(td, usec);
 421         usec = utime_since_now(&t);
 422
 423         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 424
 425         odir = ddir ^ 1;
 426         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 427                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 428
 429         return ddir;
 430 }
 431
 432 /*
 433  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 434  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 435  * necessary.
 436  */
 437 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 438 {
 439         enum fio_ddir ddir;
 440
 441         /*
 442          * see if it's time to fsync
 443          */
 444         if (td->o.fsync_blocks &&
 445            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 446              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 447                 return DDIR_SYNC;
 448
 449         /*
 450          * see if it's time to fdatasync
 451          */
 452         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 453            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 454              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 455                 return DDIR_DATASYNC;
 456
 457         /*
 458          * see if it's time to sync_file_range
 459          */
 460         if (td->sync_file_range_nr &&
 461            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 462              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 463                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 464
 465         if (td_rw(td)) {
 466                 /*
 467                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 468                  */
 469                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 470                         /*
 471                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 472                          * one data direction, to avoid overflowing the
 473                          * ranges too much
 474                          */
 475                         ddir = get_rand_ddir(td);
 476
 477                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 478                                 set_rwmix_bytes(td);
 479
 480                         td->rwmix_ddir = ddir;
 481                 }
 482                 ddir = td->rwmix_ddir;
 483         } else if (td_read(td))
 484                 ddir = DDIR_READ;
 485         else
 486                 ddir = DDIR_WRITE;
 487
 488         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 489         return td->rwmix_ddir;
 490 }
 491
 492 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 493 {
 494         int ret = put_file(td, f);
 495
 496         if (ret)
 497                 td_verror(td, ret, "file close");
 498 }
 499
 500 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 501 {
 502         td_io_u_lock(td);
 503
 504         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 505         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 506
 507         if (io_u->file)
 508                 put_file_log(td, io_u->file);
 509
 510         io_u->file = NULL;
 511         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 512                 td->cur_depth--;
 513         flist_del_init(&io_u->list);
 514         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 515         td_io_u_unlock(td);
 516         td_io_u_free_notify(td);
 517 }
 518
 519 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 520 {
 521         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 522         put_io_u(td, io_u);
 523 }
 524
 525 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 526 {
 527         struct io_u *__io_u = *io_u;
 528
 529         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 530
 531         td_io_u_lock(td);
 532
 533         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 534         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && !ddir_sync(__io_u->ddir))
 535                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 536
 537         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 538         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 539                 td->cur_depth--;
 540         flist_del(&__io_u->list);
 541         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 542         td_io_u_unlock(td);
 543         *io_u = NULL;
 544 }
 545
 546 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 547 {
 548         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 549                 goto out;
 550
 551         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 552
 553         /*
 554          * fsync() or fdatasync(), we are done
 555          */
 556         if (ddir_sync(io_u->ddir))
 557                 goto out;
 558
 559         /*
 560          * See if it's time to switch to a new zone
 561          */
 562         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 563                 td->zone_bytes = 0;
 564                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 565                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 566         }
 567
 568         /*
 569          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 570          * position.
 571          */
 572         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 573                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 574                 return 1;
 575         }
 576
 577         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 578         if (!io_u->buflen) {
 579                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 580                 return 1;
 581         }
 582
 583         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 584                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 585                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 586                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 587                 return 1;
 588         }
 589
 590         /*
 591          * mark entry before potentially trimming io_u
 592          */
 593         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 594                 mark_random_map(td, io_u);
 595
 596         /*
 597          * If using a write iolog, store this entry.
 598          */
 599 out:
 600         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 601         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 602         log_io_u(td, io_u);
 603         return 0;
 604 }
 605
 606 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 607 {
 608         int index = 0;
 609
 610         switch (nr) {
 611         default:
 612                 index = 6;
 613                 break;
 614         case 33 ... 64:
 615                 index = 5;
 616                 break;
 617         case 17 ... 32:
 618                 index = 4;
 619                 break;
 620         case 9 ... 16:
 621                 index = 3;
 622                 break;
 623         case 5 ... 8:
 624                 index = 2;
 625                 break;
 626         case 1 ... 4:
 627                 index = 1;
 628         case 0:
 629                 break;
 630         }
 631
 632         map[index]++;
 633 }
 634
 635 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 636 {
 637         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 638         td->ts.total_submit++;
 639 }
 640
 641 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 642 {
 643         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 644         td->ts.total_complete++;
 645 }
 646
 647 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 648 {
 649         int index = 0;
 650
 651         switch (td->cur_depth) {
 652         default:
 653                 index = 6;
 654                 break;
 655         case 32 ... 63:
 656                 index = 5;
 657                 break;
 658         case 16 ... 31:
 659                 index = 4;
 660                 break;
 661         case 8 ... 15:
 662                 index = 3;
 663                 break;
 664         case 4 ... 7:
 665                 index = 2;
 666                 break;
 667         case 2 ... 3:
 668                 index = 1;
 669         case 1:
 670                 break;
 671         }
 672
 673         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 674 }
 675
 676 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 677 {
 678         int index = 0;
 679
 680         assert(usec < 1000);
 681
 682         switch (usec) {
 683         case 750 ... 999:
 684                 index = 9;
 685                 break;
 686         case 500 ... 749:
 687                 index = 8;
 688                 break;
 689         case 250 ... 499:
 690                 index = 7;
 691                 break;
 692         case 100 ... 249:
 693                 index = 6;
 694                 break;
 695         case 50 ... 99:
 696                 index = 5;
 697                 break;
 698         case 20 ... 49:
 699                 index = 4;
 700                 break;
 701         case 10 ... 19:
 702                 index = 3;
 703                 break;
 704         case 4 ... 9:
 705                 index = 2;
 706                 break;
 707         case 2 ... 3:
 708                 index = 1;
 709         case 0 ... 1:
 710                 break;
 711         }
 712
 713         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 714         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 715 }
 716
 717 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 718 {
 719         int index = 0;
 720
 721         switch (msec) {
 722         default:
 723                 index = 11;
 724                 break;
 725         case 1000 ... 1999:
 726                 index = 10;
 727                 break;
 728         case 750 ... 999:
 729                 index = 9;
 730                 break;
 731         case 500 ... 749:
 732                 index = 8;
 733                 break;
 734         case 250 ... 499:
 735                 index = 7;
 736                 break;
 737         case 100 ... 249:
 738                 index = 6;
 739                 break;
 740         case 50 ... 99:
 741                 index = 5;
 742                 break;
 743         case 20 ... 49:
 744                 index = 4;
 745                 break;
 746         case 10 ... 19:
 747                 index = 3;
 748                 break;
 749         case 4 ... 9:
 750                 index = 2;
 751                 break;
 752         case 2 ... 3:
 753                 index = 1;
 754         case 0 ... 1:
 755                 break;
 756         }
 757
 758         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 759         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 760 }
 761
 762 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 763 {
 764         if (usec < 1000)
 765                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 766         else
 767                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 768 }
 769
 770 /*
 771  * Get next file to service by choosing one at random
 772  */
 773 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 774                                            enum fio_file_flags goodf,
 775                                            enum fio_file_flags badf)
 776 {
 777         struct fio_file *f;
 778         int fno;
 779
 780         do {
 781                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 782                 int opened = 0;
 783
 784                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 785                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 786                 f = td->files[fno];
 787                 if (fio_file_done(f))
 788                         continue;
 789
 790                 if (!fio_file_open(f)) {
 791                         int err;
 792
 793                         err = td_io_open_file(td, f);
 794                         if (err)
 795                                 continue;
 796                         opened = 1;
 797                 }
 798
 799                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 800                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 801                         return f;
 802                 }
 803                 if (opened)
 804                         td_io_close_file(td, f);
 805         } while (1);
 806 }
 807
 808 /*
 809  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 810  */
 811 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 812                                          int badf)
 813 {
 814         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 815         struct fio_file *f;
 816
 817         do {
 818                 int opened = 0;
 819
 820                 f = td->files[td->next_file];
 821
 822                 td->next_file++;
 823                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 824                         td->next_file = 0;
 825
 826                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 827                 if (fio_file_done(f)) {
 828                         f = NULL;
 829                         continue;
 830                 }
 831
 832                 if (!fio_file_open(f)) {
 833                         int err;
 834
 835                         err = td_io_open_file(td, f);
 836                         if (err) {
 837                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 838                                         err, f->file_name);
 839                                 f = NULL;
 840                                 continue;
 841                         }
 842                         opened = 1;
 843                 }
 844
 845                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 846                                                                 f->flags);
 847                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 848                         break;
 849
 850                 if (opened)
 851                         td_io_close_file(td, f);
 852
 853                 f = NULL;
 854         } while (td->next_file != old_next_file);
 855
 856         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 857         return f;
 858 }
 859
 860 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 861 {
 862         struct fio_file *f;
 863
 864         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 865
 866         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 867                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 868                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 869                                                   td->nr_done_files,
 870                                                   td->o.nr_files);
 871                 return NULL;
 872         }
 873
 874         f = td->file_service_file;
 875         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 876                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 877                         goto out;
 878                 if (td->file_service_left--)
 879                         goto out;
 880         }
 881
 882         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 883             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 884                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 885         else
 886                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 887
 888         td->file_service_file = f;
 889         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 890 out:
 891         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 892         return f;
 893 }
 894
 895 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 896 {
 897         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 898
 899         if (ops->get_next_file)
 900                 return ops->get_next_file(td);
 901
 902         return __get_next_file(td);
 903 }
 904
 905 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 906 {
 907         struct fio_file *f;
 908
 909         do {
 910                 f = get_next_file(td);
 911                 if (!f)
 912                         return 1;
 913
 914                 io_u->file = f;
 915                 get_file(f);
 916
 917                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 918                         break;
 919
 920                 put_file_log(td, f);
 921                 td_io_close_file(td, f);
 922                 io_u->file = NULL;
 923                 fio_file_set_done(f);
 924                 td->nr_done_files++;
 925                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
 926                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
 927         } while (1);
 928
 929         return 0;
 930 }
 931
 932
 933 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 934 {
 935         struct io_u *io_u = NULL;
 936
 937         td_io_u_lock(td);
 938
 939 again:
 940         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 941                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 942         else if (!queue_full(td)) {
 943                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 944
 945                 io_u->buflen = 0;
 946                 io_u->resid = 0;
 947                 io_u->file = NULL;
 948                 io_u->end_io = NULL;
 949         }
 950
 951         if (io_u) {
 952                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 953                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
 954
 955                 io_u->error = 0;
 956                 flist_del(&io_u->list);
 957                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 958                 td->cur_depth++;
 959                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
 960         } else if (td->o.verify_async) {
 961                 /*
 962                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
 963                  * return one
 964                  */
 965                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
 966                 goto again;
 967         }
 968
 969         td_io_u_unlock(td);
 970         return io_u;
 971 }
 972
 973 /*
 974  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 975  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 976  */
 977 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 978 {
 979         struct fio_file *f;
 980         struct io_u *io_u;
 981
 982         io_u = __get_io_u(td);
 983         if (!io_u) {
 984                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 985                 return NULL;
 986         }
 987
 988         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
 989                 int get_verify = 0;
 990
 991                 if (td->verify_batch) {
 992                         td->verify_batch--;
 993                         get_verify = 1;
 994                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
 995                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
 996                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
 997                         if (!td->verify_batch)
 998                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
 999                         get_verify = 1;
1000                 }
1001
1002                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1003                         goto out;
1004         }
1005
1006         /*
1007          * from a requeue, io_u already setup
1008          */
1009         if (io_u->file)
1010                 goto out;
1011
1012         /*
1013          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1014          */
1015         if (td->o.read_iolog_file) {
1016                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1017                         goto err_put;
1018         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1019                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1020                 goto err_put;
1021         }
1022
1023         f = io_u->file;
1024         assert(fio_file_open(f));
1025
1026         if (!ddir_sync(io_u->ddir)) {
1027                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1028                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1029                         goto err_put;
1030                 }
1031
1032                 f->last_start = io_u->offset;
1033                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1034
1035                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1036                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1037                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1038                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1039                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1040                         /*
1041                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1042                          * buffer is used for writes it is refilled.
1043                          */
1044                         io_u->buf_filled_len = 0;
1045                 }
1046         }
1047
1048         /*
1049          * Set io data pointers.
1050          */
1051         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1052         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1053
1054 out:
1055         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1056                 if (!td->o.disable_slat)
1057                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1058                 return io_u;
1059         }
1060 err_put:
1061         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1062         put_io_u(td, io_u);
1063         return NULL;
1064 }
1065
1066 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1067 {
1068         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
1069
1070         log_err("fio: io_u error");
1071
1072         if (io_u->file)
1073                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1074
1075         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1076
1077         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1078                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1079
1080         if (!td->error)
1081                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1082 }
1083
1084 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1085                          struct io_completion_data *icd)
1086 {
1087         /*
1088          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1089          * initialized, silence that warning.
1090          */
1091         unsigned long uninitialized_var(usec);
1092         struct fio_file *f;
1093
1094         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1095
1096         td_io_u_lock(td);
1097         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1098         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1099         td_io_u_unlock(td);
1100
1101         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1102                 td->last_was_sync = 1;
1103                 f = io_u->file;
1104                 if (f) {
1105                         f->first_write = -1ULL;
1106                         f->last_write = -1ULL;
1107                 }
1108                 return;
1109         }
1110
1111         td->last_was_sync = 0;
1112         td->last_ddir = io_u->ddir;
1113
1114         if (!io_u->error) {
1115                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1116                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1117                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1118                 int ret;
1119
1120                 td->io_blocks[idx]++;
1121                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1122                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1123
1124                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1125                         f = io_u->file;
1126                         if (f) {
1127                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1128                                     io_u->offset < f->first_write)
1129                                         f->first_write = io_u->offset;
1130                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1131                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1132                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1133                         }
1134                 }
1135
1136                 if (ramp_time_over(td)) {
1137                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1138
1139                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1140                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1141                                                         &icd->time);
1142                         if (!td->o.disable_lat) {
1143                                 unsigned long tusec;
1144
1145                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1146                                                         &icd->time);
1147                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1148                         }
1149                         if (!td->o.disable_clat) {
1150                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1151                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1152                         }
1153                         if (!td->o.disable_bw)
1154                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1155                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1156                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1157                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1158                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1159                                          utime_since_now(&td->start));
1160                         }
1161                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1162                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1163                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1164                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1165                                          utime_since_now(&td->start));
1166                 }
1167
1168                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1169                     td->o.do_verify &&
1170                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1171                         log_io_piece(td, io_u);
1172
1173                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1174
1175                 if (io_u->end_io) {
1176                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1177                         if (ret && !icd->error)
1178                                 icd->error = ret;
1179                 }
1180         } else {
1181                 icd->error = io_u->error;
1182                 io_u_log_error(td, io_u);
1183         }
1184         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1185             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1186                 /*
1187                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1188                  * and clear all the errors.
1189                  */
1190                 update_error_count(td, icd->error);
1191                 td_clear_error(td);
1192                 icd->error = 0;
1193                 io_u->error = 0;
1194         }
1195 }
1196
1197 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1198                      int nr)
1199 {
1200         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1201                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1202
1203         icd->nr = nr;
1204
1205         icd->error = 0;
1206         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1207 }
1208
1209 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1210                           struct io_completion_data *icd)
1211 {
1212         struct io_u *io_u;
1213         int i;
1214
1215         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1216                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1217
1218                 io_completed(td, io_u, icd);
1219
1220                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1221                         put_io_u(td, io_u);
1222         }
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Complete a single io_u for the sync engines.
1227  */
1228 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1229                        unsigned long *bytes)
1230 {
1231         struct io_completion_data icd;
1232
1233         init_icd(td, &icd, 1);
1234         io_completed(td, io_u, &icd);
1235
1236         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1237                 put_io_u(td, io_u);
1238
1239         if (icd.error) {
1240                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1241                 return -1;
1242         }
1243
1244         if (bytes) {
1245                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1246                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1247         }
1248
1249         return 0;
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1254  */
1255 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1256                          unsigned long *bytes)
1257 {
1258         struct io_completion_data icd;
1259         struct timespec *tvp = NULL;
1260         int ret;
1261         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1262
1263         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1264
1265         if (!min_evts)
1266                 tvp = &ts;
1267
1268         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1269         if (ret < 0) {
1270                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1271                 return ret;
1272         } else if (!ret)
1273                 return ret;
1274
1275         init_icd(td, &icd, ret);
1276         ios_completed(td, &icd);
1277         if (icd.error) {
1278                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1279                 return -1;
1280         }
1281
1282         if (bytes) {
1283                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1284                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1285         }
1286
1287         return 0;
1288 }
1289
1290 /*
1291  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1292  */
1293 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1294 {
1295         if (!td->o.disable_slat) {
1296                 unsigned long slat_time;
1297
1298                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1299                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1300         }
1301 }
1302
1303 /*
1304  * "randomly" fill the buffer contents
1305  */
1306 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1307                       unsigned int max_bs)
1308 {
1309         if (!td->o.zero_buffers)
1310                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1311         else
1312                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1313 }