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 "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13
  14 struct io_completion_data {
  15         int nr;                         /* input */
  16
  17         int error;                      /* output */
  18         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  19         struct timeval time;            /* output */
  20 };
  21
  22 /*
  23  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  24  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  25  */
  26 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  27 {
  28         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  29         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  30
  31         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  32
  33         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  34 }
  35
  36 /*
  37  * Mark a given offset as used in the map.
  38  */
  39 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  40 {
  41         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  42         struct fio_file *f = io_u->file;
  43         unsigned long long block;
  44         unsigned int blocks, nr_blocks;
  45         int busy_check;
  46
  47         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  48         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  49         blocks = 0;
  50         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
  51
  52         while (nr_blocks) {
  53                 unsigned int idx, bit;
  54                 unsigned long mask, this_blocks;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if (!busy_check) {
  61                         blocks = nr_blocks;
  62                         break;
  63                 }
  64                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  65                         break;
  66
  67                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  68                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  69
  70                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  71
  72                 this_blocks = nr_blocks;
  73                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  74                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  75
  76                 do {
  77                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  78                                 mask = -1UL;
  79                         else
  80                                 mask = ((1UL << this_blocks) - 1) << bit;
  81
  82                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
  83                                 break;
  84
  85                         this_blocks--;
  86                 } while (this_blocks);
  87
  88                 if (!this_blocks)
  89                         break;
  90
  91                 f->file_map[idx] |= mask;
  92                 nr_blocks -= this_blocks;
  93                 blocks += this_blocks;
  94                 block += this_blocks;
  95         }
  96
  97         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  98                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  99 }
 100
 101 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 102                                      enum fio_ddir ddir)
 103 {
 104         unsigned long long max_blocks;
 105         unsigned long long max_size;
 106
 107         assert(ddir_rw(ddir));
 108
 109         /*
 110          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
 111          */
 112         max_size = f->io_size;
 113         if (max_size > f->real_file_size)
 114                 max_size = f->real_file_size;
 115
 116         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 117         if (!max_blocks)
 118                 return 0;
 119
 120         return max_blocks;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Return the next free block in the map.
 125  */
 126 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 127                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 128 {
 129         unsigned long long block, min_bs = td->o.rw_min_bs, lastb;
 130         int i;
 131
 132         lastb = last_block(td, f, ddir);
 133         if (!lastb)
 134                 return 1;
 135
 136         i = f->last_free_lookup;
 137         block = i * BLOCKS_PER_MAP;
 138         while (block * min_bs < f->real_file_size &&
 139                 block * min_bs < f->io_size) {
 140                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
 141                         block += ffz(f->file_map[i]);
 142                         if (block > lastb)
 143                                 break;
 144                         f->last_free_lookup = i;
 145                         *b = block;
 146                         return 0;
 147                 }
 148
 149                 block += BLOCKS_PER_MAP;
 150                 i++;
 151         }
 152
 153         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 154         return 1;
 155 }
 156
 157 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 158                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 159 {
 160         unsigned long long r, lastb;
 161         int loops = 5;
 162
 163         lastb = last_block(td, f, ddir);
 164         if (!lastb)
 165                 return 1;
 166
 167         if (f->failed_rands >= 200)
 168                 goto ffz;
 169
 170         do {
 171                 if (td->o.use_os_rand) {
 172                         r = os_random_long(&td->random_state);
 173                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 174                 } else {
 175                         r = __rand(&td->__random_state);
 176                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) FRAND_MAX + 1.0));
 177                 }
 178
 179                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 180
 181
 182                 /*
 183                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 184                  */
 185                 if (!file_randommap(td, f))
 186                         goto ret_good;
 187
 188                 /*
 189                  * calculate map offset and check if it's free
 190                  */
 191                 if (random_map_free(f, *b))
 192                         goto ret_good;
 193
 194                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 195                                                                         *b);
 196         } while (--loops);
 197
 198         if (!f->failed_rands++)
 199                 f->last_free_lookup = 0;
 200
 201         /*
 202          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 203          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 204          * block from there.
 205          */
 206         loops = 10;
 207         do {
 208                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 209                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 210                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 211                         goto ret;
 212
 213                 if (td->o.use_os_rand)
 214                         r = os_random_long(&td->random_state);
 215                 else
 216                         r = __rand(&td->__random_state);
 217         } while (--loops);
 218
 219         /*
 220          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 221          */
 222         f->last_free_lookup = 0;
 223 ffz:
 224         if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 225                 return 0;
 226         f->last_free_lookup = 0;
 227         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 228 ret_good:
 229         f->failed_rands = 0;
 230 ret:
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 235                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 236 {
 237         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
 238                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 239                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
 240                 return 1;
 241         }
 242
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 247                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 248 {
 249         assert(ddir_rw(ddir));
 250
 251         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 252                 *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 253                 return 0;
 254         }
 255
 256         return 1;
 257 }
 258
 259 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 260                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
 261 {
 262         struct fio_file *f = io_u->file;
 263         int ret;
 264
 265         assert(ddir_rw(ddir));
 266
 267         if (rw_seq) {
 268                 if (td_random(td))
 269                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 270                 else
 271                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 272         } else {
 273                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 274
 275                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 276                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 277                         if (ret)
 278                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 279                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 280                         if (f->last_start != -1ULL)
 281                                 *b = (f->last_start - f->file_offset)
 282                                         / td->o.min_bs[ddir];
 283                         else
 284                                 *b = 0;
 285                         ret = 0;
 286                 } else {
 287                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 288                         ret = 1;
 289                 }
 290         }
 291
 292         return ret;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 297  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 298  * the last io issued.
 299  */
 300 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 301 {
 302         struct fio_file *f = io_u->file;
 303         unsigned long long b;
 304         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 305         int rw_seq_hit = 0;
 306
 307         assert(ddir_rw(ddir));
 308
 309         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 310                 rw_seq_hit = 1;
 311                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 312         }
 313
 314         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b))
 315                 return 1;
 316
 317         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 318         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 319                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 320                                         io_u->offset, f->io_size);
 321                 return 1;
 322         }
 323
 324         io_u->offset += f->file_offset;
 325         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 326                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 327                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 328                 return 1;
 329         }
 330
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 335 {
 336         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 337
 338         if (ops->fill_io_u_off)
 339                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
 340
 341         return __get_next_offset(td, io_u);
 342 }
 343
 344 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 345                             unsigned int buflen)
 346 {
 347         struct fio_file *f = io_u->file;
 348
 349         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + td->o.start_offset;
 350 }
 351
 352 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 353 {
 354         const int ddir = io_u->ddir;
 355         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 356         unsigned int minbs, maxbs;
 357         unsigned long r, rand_max;
 358
 359         assert(ddir_rw(ddir));
 360
 361         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 362         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 363
 364         if (minbs == maxbs)
 365                 return minbs;
 366
 367         if (td->o.use_os_rand)
 368                 rand_max = OS_RAND_MAX;
 369         else
 370                 rand_max = FRAND_MAX;
 371
 372         do {
 373                 if (td->o.use_os_rand)
 374                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 375                 else
 376                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
 377
 378                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 379                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 380                                         (r / (rand_max + 1.0)));
 381                         if (buflen < minbs)
 382                                 buflen = minbs;
 383                 } else {
 384                         long perc = 0;
 385                         unsigned int i;
 386
 387                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 388                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 389
 390                                 buflen = bsp->bs;
 391                                 perc += bsp->perc;
 392                                 if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
 393                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 394                                         break;
 395                         }
 396                 }
 397
 398                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 399                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 400
 401         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 402
 403         return buflen;
 404 }
 405
 406 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 407 {
 408         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 409
 410         if (ops->fill_io_u_size)
 411                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 412
 413         return __get_next_buflen(td, io_u);
 414 }
 415
 416 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 417 {
 418         unsigned int diff;
 419
 420         /*
 421          * we do time or byte based switch. this is needed because
 422          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 423          * whereas reads do not.
 424          */
 425         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 426         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 427 }
 428
 429 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 430 {
 431         unsigned int v;
 432         unsigned long r;
 433
 434         if (td->o.use_os_rand) {
 435                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 436                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 437         } else {
 438                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
 439                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 440         }
 441
 442         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 443                 return DDIR_READ;
 444
 445         return DDIR_WRITE;
 446 }
 447
 448 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 449 {
 450         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 451         struct timeval t;
 452         long usec;
 453
 454         assert(ddir_rw(ddir));
 455
 456         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 457                 return ddir;
 458
 459         /*
 460          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 461          * should switch.
 462          */
 463         if (td_rw(td)) {
 464                 /*
 465                  * Other direction does not have too much pending, switch
 466                  */
 467                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 468                         return odir;
 469
 470                 /*
 471                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 472                  * and deduct from both.
 473                  */
 474                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 475                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 476                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 477                 } else {
 478                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 479                         ddir = odir;
 480                 }
 481         } else
 482                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 483
 484         fio_gettime(&t, NULL);
 485         usec_sleep(td, usec);
 486         usec = utime_since_now(&t);
 487
 488         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 489
 490         odir = ddir ^ 1;
 491         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 492                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 493
 494         return ddir;
 495 }
 496
 497 /*
 498  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 499  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 500  * necessary.
 501  */
 502 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 503 {
 504         enum fio_ddir ddir;
 505
 506         /*
 507          * see if it's time to fsync
 508          */
 509         if (td->o.fsync_blocks &&
 510            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 511              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 512                 return DDIR_SYNC;
 513
 514         /*
 515          * see if it's time to fdatasync
 516          */
 517         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 518            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 519              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 520                 return DDIR_DATASYNC;
 521
 522         /*
 523          * see if it's time to sync_file_range
 524          */
 525         if (td->sync_file_range_nr &&
 526            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 527              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 528                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 529
 530         if (td_rw(td)) {
 531                 /*
 532                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 533                  */
 534                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 535                         /*
 536                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 537                          * one data direction, to avoid overflowing the
 538                          * ranges too much
 539                          */
 540                         ddir = get_rand_ddir(td);
 541
 542                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 543                                 set_rwmix_bytes(td);
 544
 545                         td->rwmix_ddir = ddir;
 546                 }
 547                 ddir = td->rwmix_ddir;
 548         } else if (td_read(td))
 549                 ddir = DDIR_READ;
 550         else
 551                 ddir = DDIR_WRITE;
 552
 553         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 554         return td->rwmix_ddir;
 555 }
 556
 557 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 558 {
 559         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 560
 561         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 562             td->o.barrier_blocks &&
 563            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 564              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 565                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 566 }
 567
 568 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 569 {
 570         int ret = put_file(td, f);
 571
 572         if (ret)
 573                 td_verror(td, ret, "file close");
 574 }
 575
 576 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 577 {
 578         td_io_u_lock(td);
 579
 580         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 581         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 582
 583         if (io_u->file)
 584                 put_file_log(td, io_u->file);
 585
 586         io_u->file = NULL;
 587         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 588                 td->cur_depth--;
 589         flist_del_init(&io_u->list);
 590         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 591         td_io_u_unlock(td);
 592         td_io_u_free_notify(td);
 593 }
 594
 595 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 596 {
 597         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 598         put_io_u(td, io_u);
 599 }
 600
 601 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 602 {
 603         struct io_u *__io_u = *io_u;
 604
 605         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 606
 607         td_io_u_lock(td);
 608
 609         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 610         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
 611                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 612
 613         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 614         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 615                 td->cur_depth--;
 616         flist_del(&__io_u->list);
 617         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 618         td_io_u_unlock(td);
 619         *io_u = NULL;
 620 }
 621
 622 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 623 {
 624         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 625                 goto out;
 626
 627         set_rw_ddir(td, io_u);
 628
 629         /*
 630          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 631          */
 632         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 633                 goto out;
 634
 635         /*
 636          * See if it's time to switch to a new zone
 637          */
 638         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 639                 td->zone_bytes = 0;
 640                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 641                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 642         }
 643
 644         /*
 645          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 646          * position.
 647          */
 648         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 649                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 650                 return 1;
 651         }
 652
 653         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 654         if (!io_u->buflen) {
 655                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 656                 return 1;
 657         }
 658
 659         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 660                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 661                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 662                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 663                 return 1;
 664         }
 665
 666         /*
 667          * mark entry before potentially trimming io_u
 668          */
 669         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 670                 mark_random_map(td, io_u);
 671
 672         /*
 673          * If using a write iolog, store this entry.
 674          */
 675 out:
 676         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 677         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 678         log_io_u(td, io_u);
 679         return 0;
 680 }
 681
 682 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 683 {
 684         int idx = 0;
 685
 686         switch (nr) {
 687         default:
 688                 idx = 6;
 689                 break;
 690         case 33 ... 64:
 691                 idx = 5;
 692                 break;
 693         case 17 ... 32:
 694                 idx = 4;
 695                 break;
 696         case 9 ... 16:
 697                 idx = 3;
 698                 break;
 699         case 5 ... 8:
 700                 idx = 2;
 701                 break;
 702         case 1 ... 4:
 703                 idx = 1;
 704         case 0:
 705                 break;
 706         }
 707
 708         map[idx]++;
 709 }
 710
 711 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 712 {
 713         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 714         td->ts.total_submit++;
 715 }
 716
 717 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 718 {
 719         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 720         td->ts.total_complete++;
 721 }
 722
 723 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 724 {
 725         int idx = 0;
 726
 727         switch (td->cur_depth) {
 728         default:
 729                 idx = 6;
 730                 break;
 731         case 32 ... 63:
 732                 idx = 5;
 733                 break;
 734         case 16 ... 31:
 735                 idx = 4;
 736                 break;
 737         case 8 ... 15:
 738                 idx = 3;
 739                 break;
 740         case 4 ... 7:
 741                 idx = 2;
 742                 break;
 743         case 2 ... 3:
 744                 idx = 1;
 745         case 1:
 746                 break;
 747         }
 748
 749         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 750 }
 751
 752 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 753 {
 754         int idx = 0;
 755
 756         assert(usec < 1000);
 757
 758         switch (usec) {
 759         case 750 ... 999:
 760                 idx = 9;
 761                 break;
 762         case 500 ... 749:
 763                 idx = 8;
 764                 break;
 765         case 250 ... 499:
 766                 idx = 7;
 767                 break;
 768         case 100 ... 249:
 769                 idx = 6;
 770                 break;
 771         case 50 ... 99:
 772                 idx = 5;
 773                 break;
 774         case 20 ... 49:
 775                 idx = 4;
 776                 break;
 777         case 10 ... 19:
 778                 idx = 3;
 779                 break;
 780         case 4 ... 9:
 781                 idx = 2;
 782                 break;
 783         case 2 ... 3:
 784                 idx = 1;
 785         case 0 ... 1:
 786                 break;
 787         }
 788
 789         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 790         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 791 }
 792
 793 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 794 {
 795         int idx = 0;
 796
 797         switch (msec) {
 798         default:
 799                 idx = 11;
 800                 break;
 801         case 1000 ... 1999:
 802                 idx = 10;
 803                 break;
 804         case 750 ... 999:
 805                 idx = 9;
 806                 break;
 807         case 500 ... 749:
 808                 idx = 8;
 809                 break;
 810         case 250 ... 499:
 811                 idx = 7;
 812                 break;
 813         case 100 ... 249:
 814                 idx = 6;
 815                 break;
 816         case 50 ... 99:
 817                 idx = 5;
 818                 break;
 819         case 20 ... 49:
 820                 idx = 4;
 821                 break;
 822         case 10 ... 19:
 823                 idx = 3;
 824                 break;
 825         case 4 ... 9:
 826                 idx = 2;
 827                 break;
 828         case 2 ... 3:
 829                 idx = 1;
 830         case 0 ... 1:
 831                 break;
 832         }
 833
 834         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 835         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 836 }
 837
 838 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 839 {
 840         if (usec < 1000)
 841                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 842         else
 843                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 844 }
 845
 846 /*
 847  * Get next file to service by choosing one at random
 848  */
 849 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 850                                            enum fio_file_flags goodf,
 851                                            enum fio_file_flags badf)
 852 {
 853         struct fio_file *f;
 854         int fno;
 855
 856         do {
 857                 int opened = 0;
 858                 unsigned long r;
 859
 860                 if (td->o.use_os_rand) {
 861                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
 862                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 863                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 864                 } else {
 865                         r = __rand(&td->__next_file_state);
 866                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 867                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 868                 }
 869
 870                 f = td->files[fno];
 871                 if (fio_file_done(f))
 872                         continue;
 873
 874                 if (!fio_file_open(f)) {
 875                         int err;
 876
 877                         err = td_io_open_file(td, f);
 878                         if (err)
 879                                 continue;
 880                         opened = 1;
 881                 }
 882
 883                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 884                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 885                         return f;
 886                 }
 887                 if (opened)
 888                         td_io_close_file(td, f);
 889         } while (1);
 890 }
 891
 892 /*
 893  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 894  */
 895 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 896                                          int badf)
 897 {
 898         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 899         struct fio_file *f;
 900
 901         do {
 902                 int opened = 0;
 903
 904                 f = td->files[td->next_file];
 905
 906                 td->next_file++;
 907                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 908                         td->next_file = 0;
 909
 910                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 911                 if (fio_file_done(f)) {
 912                         f = NULL;
 913                         continue;
 914                 }
 915
 916                 if (!fio_file_open(f)) {
 917                         int err;
 918
 919                         err = td_io_open_file(td, f);
 920                         if (err) {
 921                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 922                                         err, f->file_name);
 923                                 f = NULL;
 924                                 continue;
 925                         }
 926                         opened = 1;
 927                 }
 928
 929                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 930                                                                 f->flags);
 931                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 932                         break;
 933
 934                 if (opened)
 935                         td_io_close_file(td, f);
 936
 937                 f = NULL;
 938         } while (td->next_file != old_next_file);
 939
 940         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 941         return f;
 942 }
 943
 944 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 945 {
 946         struct fio_file *f;
 947
 948         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 949
 950         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 951                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 952                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 953                                                   td->nr_done_files,
 954                                                   td->o.nr_files);
 955                 return NULL;
 956         }
 957
 958         f = td->file_service_file;
 959         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 960                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 961                         goto out;
 962                 if (td->file_service_left--)
 963                         goto out;
 964         }
 965
 966         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 967             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 968                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 969         else
 970                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 971
 972         td->file_service_file = f;
 973         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 974 out:
 975         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 976         return f;
 977 }
 978
 979 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 980 {
 981         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 982
 983         if (ops->get_next_file)
 984                 return ops->get_next_file(td);
 985
 986         return __get_next_file(td);
 987 }
 988
 989 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 990 {
 991         struct fio_file *f;
 992
 993         do {
 994                 f = get_next_file(td);
 995                 if (!f)
 996                         return 1;
 997
 998                 io_u->file = f;
 999                 get_file(f);
1000
1001                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1002                         break;
1003
1004                 put_file_log(td, f);
1005                 td_io_close_file(td, f);
1006                 io_u->file = NULL;
1007                 fio_file_set_done(f);
1008                 td->nr_done_files++;
1009                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1010                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1011         } while (1);
1012
1013         return 0;
1014 }
1015
1016
1017 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1018 {
1019         struct io_u *io_u = NULL;
1020
1021         td_io_u_lock(td);
1022
1023 again:
1024         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
1025                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
1026         else if (!queue_full(td)) {
1027                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
1028
1029                 io_u->buflen = 0;
1030                 io_u->resid = 0;
1031                 io_u->file = NULL;
1032                 io_u->end_io = NULL;
1033         }
1034
1035         if (io_u) {
1036                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1037                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
1038                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
1039
1040                 io_u->error = 0;
1041                 flist_del(&io_u->list);
1042                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
1043                 td->cur_depth++;
1044                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1045         } else if (td->o.verify_async) {
1046                 /*
1047                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1048                  * return one
1049                  */
1050                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1051                 goto again;
1052         }
1053
1054         td_io_u_unlock(td);
1055         return io_u;
1056 }
1057
1058 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1059 {
1060         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
1061                 int get_trim = 0;
1062
1063                 if (td->trim_batch) {
1064                         td->trim_batch--;
1065                         get_trim = 1;
1066                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1067                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1068                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1069                         if (!td->trim_batch)
1070                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1071                         get_trim = 1;
1072                 }
1073
1074                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1075                         return 1;
1076         }
1077
1078         return 0;
1079 }
1080
1081 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1082 {
1083         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1084                 int get_verify = 0;
1085
1086                 if (td->verify_batch) {
1087                         td->verify_batch--;
1088                         get_verify = 1;
1089                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1090                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1091                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1092                         if (!td->verify_batch)
1093                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1094                         get_verify = 1;
1095                 }
1096
1097                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1098                         return 1;
1099         }
1100
1101         return 0;
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1106  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1107  */
1108 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1109 {
1110         struct fio_file *f;
1111         struct io_u *io_u;
1112
1113         io_u = __get_io_u(td);
1114         if (!io_u) {
1115                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1116                 return NULL;
1117         }
1118
1119         if (check_get_verify(td, io_u))
1120                 goto out;
1121         if (check_get_trim(td, io_u))
1122                 goto out;
1123
1124         /*
1125          * from a requeue, io_u already setup
1126          */
1127         if (io_u->file)
1128                 goto out;
1129
1130         /*
1131          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1132          */
1133         if (td->o.read_iolog_file) {
1134                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1135                         goto err_put;
1136         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1137                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1138                 goto err_put;
1139         }
1140
1141         f = io_u->file;
1142         assert(fio_file_open(f));
1143
1144         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1145                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1146                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1147                         goto err_put;
1148                 }
1149
1150                 f->last_start = io_u->offset;
1151                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1152
1153                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1154                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1155                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1156                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1157                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1158                         /*
1159                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1160                          * buffer is used for writes it is refilled.
1161                          */
1162                         io_u->buf_filled_len = 0;
1163                 }
1164         }
1165
1166         /*
1167          * Set io data pointers.
1168          */
1169         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1170         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1171
1172 out:
1173         assert(io_u->file);
1174         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1175                 if (!td->o.disable_slat)
1176                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1177                 return io_u;
1178         }
1179 err_put:
1180         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1181         put_io_u(td, io_u);
1182         return NULL;
1183 }
1184
1185 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1186 {
1187         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1188                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1189
1190
1191
1192         log_err("fio: io_u error");
1193
1194         if (io_u->file)
1195                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1196
1197         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1198
1199         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1200                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1201
1202         if (!td->error)
1203                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1204 }
1205
1206 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1207                          struct io_completion_data *icd)
1208 {
1209         /*
1210          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1211          * initialized, silence that warning.
1212          */
1213         unsigned long uninitialized_var(usec);
1214         struct fio_file *f;
1215
1216         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1217
1218         td_io_u_lock(td);
1219         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1220         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1221         td_io_u_unlock(td);
1222
1223         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1224                 td->last_was_sync = 1;
1225                 f = io_u->file;
1226                 if (f) {
1227                         f->first_write = -1ULL;
1228                         f->last_write = -1ULL;
1229                 }
1230                 return;
1231         }
1232
1233         td->last_was_sync = 0;
1234         td->last_ddir = io_u->ddir;
1235
1236         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1237                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1238                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1239                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1240                 int ret;
1241
1242                 td->io_blocks[idx]++;
1243                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1244                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1245
1246                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1247                         f = io_u->file;
1248                         if (f) {
1249                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1250                                     io_u->offset < f->first_write)
1251                                         f->first_write = io_u->offset;
1252                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1253                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1254                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1255                         }
1256                 }
1257
1258                 if (ramp_time_over(td)) {
1259                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1260
1261                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1262                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1263                                                         &icd->time);
1264                         if (!td->o.disable_lat) {
1265                                 unsigned long tusec;
1266
1267                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1268                                                         &icd->time);
1269                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1270                         }
1271                         if (!td->o.disable_clat) {
1272                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1273                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1274                         }
1275                         if (!td->o.disable_bw)
1276                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1277                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1278                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1279                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1280                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1281                                          utime_since_now(&td->start));
1282                         }
1283                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1284                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1285                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1286                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1287                                          utime_since_now(&td->start));
1288                 }
1289
1290                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1291                     td->o.do_verify &&
1292                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1293                         log_io_piece(td, io_u);
1294
1295                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1296
1297                 if (io_u->end_io) {
1298                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1299                         if (ret && !icd->error)
1300                                 icd->error = ret;
1301                 }
1302         } else if (io_u->error) {
1303                 icd->error = io_u->error;
1304                 io_u_log_error(td, io_u);
1305         }
1306         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1307             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1308                 /*
1309                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1310                  * and clear all the errors.
1311                  */
1312                 update_error_count(td, icd->error);
1313                 td_clear_error(td);
1314                 icd->error = 0;
1315                 io_u->error = 0;
1316         }
1317 }
1318
1319 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1320                      int nr)
1321 {
1322         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1323                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1324
1325         icd->nr = nr;
1326
1327         icd->error = 0;
1328         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1329 }
1330
1331 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1332                           struct io_completion_data *icd)
1333 {
1334         struct io_u *io_u;
1335         int i;
1336
1337         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1338                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1339
1340                 io_completed(td, io_u, icd);
1341
1342                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1343                         put_io_u(td, io_u);
1344         }
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Complete a single io_u for the sync engines.
1349  */
1350 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1351                        unsigned long *bytes)
1352 {
1353         struct io_completion_data icd;
1354
1355         init_icd(td, &icd, 1);
1356         io_completed(td, io_u, &icd);
1357
1358         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1359                 put_io_u(td, io_u);
1360
1361         if (icd.error) {
1362                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1363                 return -1;
1364         }
1365
1366         if (bytes) {
1367                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1368                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1369         }
1370
1371         return 0;
1372 }
1373
1374 /*
1375  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1376  */
1377 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1378                          unsigned long *bytes)
1379 {
1380         struct io_completion_data icd;
1381         struct timespec *tvp = NULL;
1382         int ret;
1383         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1384
1385         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1386
1387         if (!min_evts)
1388                 tvp = &ts;
1389
1390         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1391         if (ret < 0) {
1392                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1393                 return ret;
1394         } else if (!ret)
1395                 return ret;
1396
1397         init_icd(td, &icd, ret);
1398         ios_completed(td, &icd);
1399         if (icd.error) {
1400                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1401                 return -1;
1402         }
1403
1404         if (bytes) {
1405                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1406                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1407         }
1408
1409         return 0;
1410 }
1411
1412 /*
1413  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1414  */
1415 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1416 {
1417         if (!td->o.disable_slat) {
1418                 unsigned long slat_time;
1419
1420                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1421                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1422         }
1423 }
1424
1425 /*
1426  * "randomly" fill the buffer contents
1427  */
1428 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1429                       unsigned int max_bs)
1430 {
1431         io_u->buf_filled_len = 0;
1432
1433         if (!td->o.zero_buffers)
1434                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1435         else
1436                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1437 }