558b0b072cef200dd140020c47008d29a1a01fcc
[fio.git] / io_u.c
1 #include <unistd.h>
2 #include <fcntl.h>
3 #include <string.h>
4 #include <signal.h>
5 #include <time.h>
6 #include <assert.h>
7
8 #include "fio.h"
9 #include "os.h"
10
11 /*
12  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
13  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
14  */
15 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
16                            unsigned long long block)
17 {
18         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
19         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
20
21         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
22 }
23
24 /*
25  * Mark a given offset as used in the map.
26  */
27 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
28                             struct io_u *io_u)
29 {
30         unsigned int min_bs = td->min_bs[io_u->ddir];
31         unsigned long long block;
32         unsigned int blocks;
33
34         block = io_u->offset / (unsigned long long) min_bs;
35         blocks = 0;
36         while (blocks < (io_u->buflen / min_bs)) {
37                 unsigned int idx, bit;
38
39                 if (!random_map_free(td, f, block))
40                         break;
41
42                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
43                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
44
45                 assert(idx < f->num_maps);
46
47                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
48                 block++;
49                 blocks++;
50         }
51
52         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
53                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
54 }
55
56 /*
57  * Return the next free block in the map.
58  */
59 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
60                                unsigned long long *b)
61 {
62         int i;
63
64         *b = 0;
65         i = 0;
66         while ((*b) * td->rw_min_bs < f->file_size) {
67                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
68                         *b += ffz(f->file_map[i]);
69                         return 0;
70                 }
71
72                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
73                 i++;
74         }
75
76         return 1;
77 }
78
79 /*
80  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
81  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
82  * the last io issued.
83  */
84 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
85                            unsigned long long *offset, int ddir)
86 {
87         unsigned long long b, rb;
88         long r;
89
90         if (!td->sequential) {
91                 unsigned long long max_blocks = f->file_size / td->min_bs[ddir];
92                 int loops = 50;
93
94                 do {
95                         r = os_random_long(&td->random_state);
96                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
97                         if (td->norandommap)
98                                 break;
99                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs[ddir]);
100                         loops--;
101                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
102
103                 if (!loops) {
104                         if (get_next_free_block(td, f, &b))
105                                 return 1;
106                 }
107         } else
108                 b = f->last_pos / td->min_bs[ddir];
109
110         *offset = (b * td->min_bs[ddir]) + f->file_offset;
111         if (*offset > f->file_size)
112                 return 1;
113
114         return 0;
115 }
116
117 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, int ddir)
118 {
119         unsigned int buflen;
120         long r;
121
122         if (td->min_bs[ddir] == td->max_bs[ddir])
123                 buflen = td->min_bs[ddir];
124         else {
125                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
126                 buflen = (unsigned int) (1 + (double) (td->max_bs[ddir] - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
127                 if (!td->bs_unaligned)
128                         buflen = (buflen + td->min_bs[ddir] - 1) & ~(td->min_bs[ddir] - 1);
129         }
130
131         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[ddir]) {
132                 /*
133                  * if using direct/raw io, we may not be able to
134                  * shrink the size. so just fail it.
135                  */
136                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO)
137                         return 0;
138
139                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[ddir];
140         }
141
142         return buflen;
143 }
144
145 /*
146  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
147  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
148  * necessary.
149  */
150 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
151 {
152         if (td_rw(td)) {
153                 struct timeval now;
154                 unsigned long elapsed;
155
156                 fio_gettime(&now, NULL);
157                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
158
159                 /*
160                  * Check if it's time to seed a new data direction.
161                  */
162                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
163                         unsigned int v;
164                         long r;
165
166                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
167                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
168                         if (v < td->rwmixread)
169                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
170                         else
171                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
172                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
173                 }
174                 return td->rwmix_ddir;
175         } else if (td_read(td))
176                 return DDIR_READ;
177         else
178                 return DDIR_WRITE;
179 }
180
181 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
182 {
183         io_u->file = NULL;
184         list_del(&io_u->list);
185         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
186         td->cur_depth--;
187 }
188
189 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
190                      struct io_u *io_u)
191 {
192         /*
193          * If using an iolog, grab next piece if any available.
194          */
195         if (td->read_iolog)
196                 return read_iolog_get(td, io_u);
197
198         /*
199          * see if it's time to sync
200          */
201         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
202             && should_fsync(td)) {
203                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
204                 io_u->file = f;
205                 return 0;
206         }
207
208         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
209
210         /*
211          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next position.
212          */
213         if (!get_next_offset(td, f, &io_u->offset, io_u->ddir)) {
214                 io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u->ddir);
215                 if (io_u->buflen) {
216                         /*
217                          * If using a write iolog, store this entry.
218                          */
219                         if (td->write_iolog_file)
220                                 write_iolog_put(td, io_u);
221
222                         io_u->file = f;
223                         return 0;
224                 }
225         }
226
227         return 1;
228 }
229
230 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
231 {
232         struct io_u *io_u = NULL;
233
234         if (!queue_full(td)) {
235                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
236
237                 io_u->buflen = 0;
238                 io_u->error = 0;
239                 io_u->resid = 0;
240                 list_del(&io_u->list);
241                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
242                 td->cur_depth++;
243         }
244
245         return io_u;
246 }
247
248 /*
249  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
250  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
251  */
252 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
253 {
254         struct io_u *io_u;
255
256         io_u = __get_io_u(td);
257         if (!io_u)
258                 return NULL;
259
260         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
261                 td->zone_bytes = 0;
262                 f->last_pos += td->zone_skip;
263         }
264
265         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
266                 put_io_u(td, io_u);
267                 return NULL;
268         }
269
270         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->file_size) {
271                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
272                         put_io_u(td, io_u);
273                         return NULL;
274                 }
275
276                 io_u->buflen = f->file_size - io_u->offset;
277         }
278
279         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
280                 if (!io_u->buflen) {
281                         put_io_u(td, io_u);
282                         return NULL;
283                 }
284
285                 if (!td->read_iolog && !td->sequential && !td->norandommap)
286                         mark_random_map(td, f, io_u);
287
288                 f->last_pos += io_u->buflen;
289
290                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
291                         populate_verify_io_u(td, io_u);
292         }
293
294         if (td_io_prep(td, io_u)) {
295                 put_io_u(td, io_u);
296                 return NULL;
297         }
298
299         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
300         return io_u;
301 }
302
303 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
304                   struct io_completion_data *icd)
305 {
306         unsigned long msec;
307
308         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
309                 td->last_was_sync = 1;
310                 return;
311         }
312
313         td->last_was_sync = 0;
314
315         if (!io_u->error) {
316                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
317                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
318
319                 td->io_blocks[idx]++;
320                 td->io_bytes[idx] += bytes;
321                 td->zone_bytes += bytes;
322                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
323
324                 io_u->file->last_completed_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
325
326                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
327
328                 add_clat_sample(td, idx, msec);
329                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
330
331                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
332                         log_io_piece(td, io_u);
333
334                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
335         } else
336                 icd->error = io_u->error;
337 }
338
339 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
340 {
341         struct io_u *io_u;
342         int i;
343
344         fio_gettime(&icd->time, NULL);
345
346         icd->error = 0;
347         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
348
349         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
350                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
351
352                 io_completed(td, io_u, icd);
353                 put_io_u(td, io_u);
354         }
355 }
356
357