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
  11 /*
  12  * Change this define to play with the timeout handling
  13  */
  14 #undef FIO_USE_TIMEOUT
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  26  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  27  */
  28 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  29 {
  30         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  31         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  32
  33         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  34
  35         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  36 }
  37
  38 /*
  39  * Mark a given offset as used in the map.
  40  */
  41 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  42 {
  43         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  44         struct fio_file *f = io_u->file;
  45         unsigned long long block;
  46         unsigned int blocks, nr_blocks;
  47
  48         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  49         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  50         blocks = 0;
  51
  52         while (nr_blocks) {
  53                 unsigned int this_blocks, mask;
  54                 unsigned int idx, bit;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block)) {
  61                         if (!blocks)
  62                                 blocks = 1;
  63                         break;
  64                 }
  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                 if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  76                         mask = -1U;
  77                 else
  78                         mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  79
  80                 fio_assert(td, !(f->file_map[idx] & mask));
  81                 f->file_map[idx] |= mask;
  82                 nr_blocks -= this_blocks;
  83                 blocks += this_blocks;
  84                 block += this_blocks;
  85         }
  86
  87         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  88                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  89 }
  90
  91 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  92                                      enum fio_ddir ddir)
  93 {
  94         unsigned long long max_blocks;
  95         unsigned long long max_size;
  96
  97         /*
  98          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  99          */
 100         max_size = f->io_size;
 101         if (max_size > f->real_file_size)
 102                 max_size = f->real_file_size;
 103
 104         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
 105         if (!max_blocks)
 106                 return 0;
 107
 108         return max_blocks;
 109 }
 110
 111 /*
 112  * Return the next free block in the map.
 113  */
 114 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 115                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 116 {
 117         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 118         int i;
 119
 120         i = f->last_free_lookup;
 121         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 122         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 123                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 124                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 125                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 126                                 break;
 127                         f->last_free_lookup = i;
 128                         return 0;
 129                 }
 130
 131                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 132                 i++;
 133         }
 134
 135         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 136         return 1;
 137 }
 138
 139 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 140                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 141 {
 142         unsigned long long r;
 143         int loops = 5;
 144
 145         do {
 146                 r = os_random_long(&td->random_state);
 147                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 148                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 149                         * (r / ((unsigned long long) RAND_MAX + 1.0));
 150
 151                 /*
 152                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 153                  */
 154                 if (!file_randommap(td, f))
 155                         return 0;
 156
 157                 /*
 158                  * calculate map offset and check if it's free
 159                  */
 160                 if (random_map_free(f, *b))
 161                         return 0;
 162
 163                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 164                                                                         *b);
 165         } while (--loops);
 166
 167         /*
 168          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 169          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 170          * block from there.
 171          */
 172         loops = 10;
 173         do {
 174                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) * (r / (RAND_MAX+1.0));
 175                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 176                         return 0;
 177
 178                 r = os_random_long(&td->random_state);
 179         } while (--loops);
 180
 181         /*
 182          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 183          */
 184         f->last_free_lookup = 0;
 185         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 186 }
 187
 188 /*
 189  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 190  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 191  * the last io issued.
 192  */
 193 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 194 {
 195         struct fio_file *f = io_u->file;
 196         unsigned long long b;
 197         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 198
 199         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 200                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 201
 202                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 203                         return 1;
 204         } else {
 205                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 206                         if (!td_random(td) ||
 207                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 208                                 return 1;
 209                 } else
 210                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 211         }
 212
 213         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 214         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 215                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 216                                         io_u->offset, f->io_size);
 217                 return 1;
 218         }
 219
 220         io_u->offset += f->file_offset;
 221         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 222                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 223                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 224                 return 1;
 225         }
 226
 227         return 0;
 228 }
 229
 230 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 231 {
 232         const int ddir = io_u->ddir;
 233         unsigned int buflen = buflen; /* silence dumb gcc warning */
 234         long r;
 235
 236         if (td->o.min_bs[ddir] == td->o.max_bs[ddir])
 237                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 238         else {
 239                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 240                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 241                         buflen = (unsigned int)
 242                                         (1 + (double) (td->o.max_bs[ddir] - 1)
 243                                         * r / (RAND_MAX + 1.0));
 244                 } else {
 245                         long perc = 0;
 246                         unsigned int i;
 247
 248                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 249                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 250
 251                                 buflen = bsp->bs;
 252                                 perc += bsp->perc;
 253                                 if (r <= ((LONG_MAX / 100L) * perc))
 254                                         break;
 255                         }
 256                 }
 257                 if (!td->o.bs_unaligned) {
 258                         buflen = (buflen + td->o.min_bs[ddir] - 1)
 259                                         & ~(td->o.min_bs[ddir] - 1);
 260                 }
 261         }
 262
 263         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 264                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 265                                                 td->o.min_bs[ddir], ddir);
 266                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 267         }
 268
 269         return buflen;
 270 }
 271
 272 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 273 {
 274         unsigned int diff;
 275
 276         /*
 277          * we do time or byte based switch. this is needed because
 278          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 279          * whereas reads do not.
 280          */
 281         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 282         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 283 }
 284
 285 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 286 {
 287         unsigned int v;
 288         long r;
 289
 290         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 291         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 292         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 293                 return DDIR_READ;
 294
 295         return DDIR_WRITE;
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 300  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 301  * necessary.
 302  */
 303 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 304 {
 305         if (td_rw(td)) {
 306                 /*
 307                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 308                  */
 309                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 310                         unsigned long long max_bytes;
 311                         enum fio_ddir ddir;
 312
 313                         /*
 314                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 315                          * one data direction, to avoid overflowing the
 316                          * ranges too much
 317                          */
 318                         ddir = get_rand_ddir(td);
 319                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 320                         if (max_bytes >=
 321                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 322                                 if (!td->rw_end_set[ddir])
 323                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 324
 325                                 ddir ^= 1;
 326                         }
 327
 328                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 329                                 set_rwmix_bytes(td);
 330
 331                         td->rwmix_ddir = ddir;
 332                 }
 333                 return td->rwmix_ddir;
 334         } else if (td_read(td))
 335                 return DDIR_READ;
 336         else
 337                 return DDIR_WRITE;
 338 }
 339
 340 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 341 {
 342         int ret = put_file(td, f);
 343
 344         if (ret)
 345                 td_verror(td, ret, "file close");
 346 }
 347
 348 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 349 {
 350         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 351         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 352
 353         if (io_u->file)
 354                 put_file_log(td, io_u->file);
 355
 356         io_u->file = NULL;
 357         flist_del(&io_u->list);
 358         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 359         td->cur_depth--;
 360 }
 361
 362 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 363 {
 364         struct io_u *__io_u = *io_u;
 365
 366         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 367
 368         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 369         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 370                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 371
 372         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 373
 374         flist_del(&__io_u->list);
 375         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 376         td->cur_depth--;
 377         *io_u = NULL;
 378 }
 379
 380 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 381 {
 382         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 383                 goto out;
 384
 385         /*
 386          * see if it's time to sync
 387          */
 388         if (td->o.fsync_blocks &&
 389            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 390              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 391                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 392                 goto out;
 393         }
 394
 395         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 396
 397         /*
 398          * See if it's time to switch to a new zone
 399          */
 400         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 401                 td->zone_bytes = 0;
 402                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 403                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 404         }
 405
 406         /*
 407          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 408          * position.
 409          */
 410         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 411                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 412                 return 1;
 413         }
 414
 415         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 416         if (!io_u->buflen) {
 417                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 418                 return 1;
 419         }
 420
 421         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 422                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 423                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 424                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 425                 return 1;
 426         }
 427
 428         /*
 429          * mark entry before potentially trimming io_u
 430          */
 431         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 432                 mark_random_map(td, io_u);
 433
 434         /*
 435          * If using a write iolog, store this entry.
 436          */
 437 out:
 438         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 439         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 440         log_io_u(td, io_u);
 441         return 0;
 442 }
 443
 444 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 445 {
 446         int index = 0;
 447
 448         switch (nr) {
 449         default:
 450                 index = 6;
 451                 break;
 452         case 33 ... 64:
 453                 index = 5;
 454                 break;
 455         case 17 ... 32:
 456                 index = 4;
 457                 break;
 458         case 9 ... 16:
 459                 index = 3;
 460                 break;
 461         case 5 ... 8:
 462                 index = 2;
 463                 break;
 464         case 1 ... 4:
 465                 index = 1;
 466         case 0:
 467                 break;
 468         }
 469
 470         map[index]++;
 471 }
 472
 473 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 474 {
 475         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 476         td->ts.total_submit++;
 477 }
 478
 479 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 480 {
 481         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 482         td->ts.total_complete++;
 483 }
 484
 485 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 486 {
 487         int index = 0;
 488
 489         switch (td->cur_depth) {
 490         default:
 491                 index = 6;
 492                 break;
 493         case 32 ... 63:
 494                 index = 5;
 495                 break;
 496         case 16 ... 31:
 497                 index = 4;
 498                 break;
 499         case 8 ... 15:
 500                 index = 3;
 501                 break;
 502         case 4 ... 7:
 503                 index = 2;
 504                 break;
 505         case 2 ... 3:
 506                 index = 1;
 507         case 1:
 508                 break;
 509         }
 510
 511         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 512 }
 513
 514 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 515 {
 516         int index = 0;
 517
 518         assert(usec < 1000);
 519
 520         switch (usec) {
 521         case 750 ... 999:
 522                 index = 9;
 523                 break;
 524         case 500 ... 749:
 525                 index = 8;
 526                 break;
 527         case 250 ... 499:
 528                 index = 7;
 529                 break;
 530         case 100 ... 249:
 531                 index = 6;
 532                 break;
 533         case 50 ... 99:
 534                 index = 5;
 535                 break;
 536         case 20 ... 49:
 537                 index = 4;
 538                 break;
 539         case 10 ... 19:
 540                 index = 3;
 541                 break;
 542         case 4 ... 9:
 543                 index = 2;
 544                 break;
 545         case 2 ... 3:
 546                 index = 1;
 547         case 0 ... 1:
 548                 break;
 549         }
 550
 551         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 552         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 553 }
 554
 555 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 556 {
 557         int index = 0;
 558
 559         switch (msec) {
 560         default:
 561                 index = 11;
 562                 break;
 563         case 1000 ... 1999:
 564                 index = 10;
 565                 break;
 566         case 750 ... 999:
 567                 index = 9;
 568                 break;
 569         case 500 ... 749:
 570                 index = 8;
 571                 break;
 572         case 250 ... 499:
 573                 index = 7;
 574                 break;
 575         case 100 ... 249:
 576                 index = 6;
 577                 break;
 578         case 50 ... 99:
 579                 index = 5;
 580                 break;
 581         case 20 ... 49:
 582                 index = 4;
 583                 break;
 584         case 10 ... 19:
 585                 index = 3;
 586                 break;
 587         case 4 ... 9:
 588                 index = 2;
 589                 break;
 590         case 2 ... 3:
 591                 index = 1;
 592         case 0 ... 1:
 593                 break;
 594         }
 595
 596         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 597         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 598 }
 599
 600 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 601 {
 602         if (usec < 1000)
 603                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 604         else
 605                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 606 }
 607
 608 /*
 609  * Get next file to service by choosing one at random
 610  */
 611 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 612                                            int badf)
 613 {
 614         struct fio_file *f;
 615         int fno;
 616
 617         do {
 618                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 619
 620                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 621                         * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 622                 f = td->files[fno];
 623                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 624                         continue;
 625
 626                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 627                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 628                         return f;
 629                 }
 630         } while (1);
 631 }
 632
 633 /*
 634  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 635  */
 636 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 637                                          int badf)
 638 {
 639         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 640         struct fio_file *f;
 641
 642         do {
 643                 f = td->files[td->next_file];
 644
 645                 td->next_file++;
 646                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 647                         td->next_file = 0;
 648
 649                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 650                         f = NULL;
 651                         continue;
 652                 }
 653
 654                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 655                         break;
 656
 657                 f = NULL;
 658         } while (td->next_file != old_next_file);
 659
 660         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 661         return f;
 662 }
 663
 664 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 665 {
 666         struct fio_file *f;
 667
 668         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 669
 670         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 671                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 672                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 673                                                   td->nr_done_files,
 674                                                   td->o.nr_files);
 675                 return NULL;
 676         }
 677
 678         f = td->file_service_file;
 679         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && td->file_service_left--)
 680                 goto out;
 681
 682         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 683                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 684         else
 685                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 686
 687         td->file_service_file = f;
 688         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 689 out:
 690         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 691         return f;
 692 }
 693
 694 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 695 {
 696         struct fio_file *f;
 697
 698         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 699                 return NULL;
 700
 701         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 702                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 703         else
 704                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 705
 706         return f;
 707 }
 708
 709 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 710 {
 711         struct fio_file *f;
 712
 713         do {
 714                 f = get_next_file(td);
 715                 if (!f)
 716                         return 1;
 717
 718 set_file:
 719                 io_u->file = f;
 720                 get_file(f);
 721
 722                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 723                         break;
 724
 725                 /*
 726                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 727                  * way we preserve queueing etc.
 728                  */
 729                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 730                         put_file_log(td, f);
 731                         fio_file_reset(f);
 732                         goto set_file;
 733                 }
 734
 735                 /*
 736                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 737                  * do that here.
 738                  */
 739                 io_u->file = NULL;
 740                 td_io_close_file(td, f);
 741                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 742                 td->nr_done_files++;
 743
 744                 /*
 745                  * probably not the right place to do this, but see
 746                  * if we need to open a new file
 747                  */
 748                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 749                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 750                         f = find_next_new_file(td);
 751
 752                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 753                                 return 1;
 754
 755                         goto set_file;
 756                 }
 757         } while (1);
 758
 759         return 0;
 760 }
 761
 762
 763 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 764 {
 765         struct io_u *io_u = NULL;
 766
 767         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 768                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 769         else if (!queue_full(td)) {
 770                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 771
 772                 io_u->buflen = 0;
 773                 io_u->resid = 0;
 774                 io_u->file = NULL;
 775                 io_u->end_io = NULL;
 776         }
 777
 778         if (io_u) {
 779                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 780                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 781
 782                 io_u->error = 0;
 783                 flist_del(&io_u->list);
 784                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 785                 td->cur_depth++;
 786         }
 787
 788         return io_u;
 789 }
 790
 791 /*
 792  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 793  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 794  */
 795 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 796 {
 797         struct fio_file *f;
 798         struct io_u *io_u;
 799
 800         io_u = __get_io_u(td);
 801         if (!io_u) {
 802                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 803                 return NULL;
 804         }
 805
 806         /*
 807          * from a requeue, io_u already setup
 808          */
 809         if (io_u->file)
 810                 goto out;
 811
 812         /*
 813          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 814          */
 815         if (td->o.read_iolog_file) {
 816                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 817                         goto err_put;
 818         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 819                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 820                 goto err_put;
 821         }
 822
 823         f = io_u->file;
 824         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 825
 826         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 827                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 828                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 829                         goto err_put;
 830                 }
 831
 832                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 833
 834                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 835                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 836                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 837                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 838         }
 839
 840         /*
 841          * Set io data pointers.
 842          */
 843         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 844         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 845         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 846
 847 out:
 848         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 849                 fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 850                 return io_u;
 851         }
 852 err_put:
 853         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 854         put_io_u(td, io_u);
 855         return NULL;
 856 }
 857
 858 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 859 {
 860         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 861
 862         log_err("fio: io_u error");
 863
 864         if (io_u->file)
 865                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 866
 867         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 868
 869         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 870                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 871
 872         if (!td->error)
 873                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 874 }
 875
 876 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 877                          struct io_completion_data *icd)
 878 {
 879         unsigned long usec;
 880
 881         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 882
 883         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 884         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 885
 886         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 887                 td->last_was_sync = 1;
 888                 return;
 889         }
 890
 891         td->last_was_sync = 0;
 892
 893         if (!io_u->error) {
 894                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 895                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 896                 int ret;
 897
 898                 td->io_blocks[idx]++;
 899                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 900                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 901
 902                 usec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 903
 904                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 905                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 906                 io_u_mark_latency(td, usec);
 907
 908                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 909                     td->o.do_verify &&
 910                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 911                         log_io_piece(td, io_u);
 912
 913                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 914
 915                 if (io_u->end_io) {
 916                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 917                         if (ret && !icd->error)
 918                                 icd->error = ret;
 919                 }
 920         } else {
 921                 icd->error = io_u->error;
 922                 io_u_log_error(td, io_u);
 923         }
 924 }
 925
 926 static void init_icd(struct io_completion_data *icd, int nr)
 927 {
 928         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 929
 930         icd->nr = nr;
 931
 932         icd->error = 0;
 933         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 934 }
 935
 936 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 937                           struct io_completion_data *icd)
 938 {
 939         struct io_u *io_u;
 940         int i;
 941
 942         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 943                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 944
 945                 io_completed(td, io_u, icd);
 946                 put_io_u(td, io_u);
 947         }
 948 }
 949
 950 /*
 951  * Complete a single io_u for the sync engines.
 952  */
 953 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 954 {
 955         struct io_completion_data icd;
 956
 957         init_icd(&icd, 1);
 958         io_completed(td, io_u, &icd);
 959         put_io_u(td, io_u);
 960
 961         if (!icd.error)
 962                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 963
 964         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 965         return -1;
 966 }
 967
 968 /*
 969  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 970  */
 971 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events)
 972 {
 973         struct io_completion_data icd;
 974         struct timespec *tvp = NULL;
 975         int ret;
 976         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 977
 978         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_events);
 979
 980         if (!min_events)
 981                 tvp = &ts;
 982
 983         ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, tvp);
 984         if (ret < 0) {
 985                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
 986                 return ret;
 987         } else if (!ret)
 988                 return ret;
 989
 990         init_icd(&icd, ret);
 991         ios_completed(td, &icd);
 992         if (!icd.error)
 993                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 994
 995         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
 996         return -1;
 997 }
 998
 999 /*
1000  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1001  */
1002 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1003 {
1004         unsigned long slat_time;
1005
1006         slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1007         add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
1008 }
1009
1010 /*
1011  * "randomly" fill the buffer contents
1012  */
1013 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1014                       unsigned int max_bs)
1015 {
1016         long *ptr = io_u->buf;
1017
1018         if (!td->o.zero_buffers) {
1019                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1020                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1021                         ptr++;
1022                 }
1023         } else
1024                 memset(ptr, 0, max_bs);
1025 }
1026
1027 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1028 void io_u_set_timeout(struct thread_data *td)
1029 {
1030         assert(td->cur_depth);
1031
1032         td->timer.it_interval.tv_sec = 0;
1033         td->timer.it_interval.tv_usec = 0;
1034         td->timer.it_value.tv_sec = IO_U_TIMEOUT + IO_U_TIMEOUT_INC;
1035         td->timer.it_value.tv_usec = 0;
1036         setitimer(ITIMER_REAL, &td->timer, NULL);
1037         fio_gettime(&td->timeout_end, NULL);
1038 }
1039
1040 static void io_u_dump(struct io_u *io_u)
1041 {
1042         unsigned long t_start = mtime_since_now(&io_u->start_time);
1043         unsigned long t_issue = mtime_since_now(&io_u->issue_time);
1044
1045         log_err("io_u=%p, t_start=%lu, t_issue=%lu\n", io_u, t_start, t_issue);
1046         log_err("  buf=%p/%p, len=%lu/%lu, offset=%llu\n", io_u->buf,
1047                                                 io_u->xfer_buf, io_u->buflen,
1048                                                 io_u->xfer_buflen,
1049                                                 io_u->offset);
1050         log_err("  ddir=%d, fname=%s\n", io_u->ddir, io_u->file->file_name);
1051 }
1052 #else
1053 void io_u_set_timeout(struct thread_data fio_unused *td)
1054 {
1055 }
1056 #endif
1057
1058 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1059 static void io_u_timeout_handler(int fio_unused sig)
1060 {
1061         struct thread_data *td, *__td;
1062         pid_t pid = getpid();
1063         struct flist_head *entry;
1064         struct io_u *io_u;
1065         int i;
1066
1067         log_err("fio: io_u timeout\n");
1068
1069         /*
1070          * TLS would be nice...
1071          */
1072         td = NULL;
1073         for_each_td(__td, i) {
1074                 if (__td->pid == pid) {
1075                         td = __td;
1076                         break;
1077                 }
1078         }
1079
1080         if (!td) {
1081                 log_err("fio: io_u timeout, can't find job\n");
1082                 exit(1);
1083         }
1084
1085         if (!td->cur_depth) {
1086                 log_err("fio: timeout without pending work?\n");
1087                 return;
1088         }
1089
1090         log_err("fio: io_u timeout: job=%s, pid=%d\n", td->o.name, td->pid);
1091
1092         flist_for_each(entry, &td->io_u_busylist) {
1093                 io_u = flist_entry(entry, struct io_u, list);
1094
1095                 io_u_dump(io_u);
1096         }
1097
1098         td_verror(td, ETIMEDOUT, "io_u timeout");
1099         exit(1);
1100 }
1101 #endif
1102
1103 void io_u_init_timeout(void)
1104 {
1105 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1106         signal(SIGALRM, io_u_timeout_handler);
1107 #endif
1108 }