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 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->io_axmap 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 uint64_t block)
  29 {
  30         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Mark a given offset as used in the map.
  35  */
  36 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  37 {
  38         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned int nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45
  46         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  47                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  48
  49         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  51 }
  52
  53 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  54                            enum fio_ddir ddir)
  55 {
  56         uint64_t max_blocks;
  57         uint64_t max_size;
  58
  59         assert(ddir_rw(ddir));
  60
  61         /*
  62          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  63          */
  64         max_size = f->io_size;
  65         if (max_size > f->real_file_size)
  66                 max_size = f->real_file_size;
  67
  68         if (td->o.zone_range)
  69                 max_size = td->o.zone_range;
  70
  71         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  72         if (!max_blocks)
  73                 return 0;
  74
  75         return max_blocks;
  76 }
  77
  78 struct rand_off {
  79         struct flist_head list;
  80         uint64_t off;
  81 };
  82
  83 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  84                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  85 {
  86         uint64_t r, lastb;
  87
  88         lastb = last_block(td, f, ddir);
  89         if (!lastb)
  90                 return 1;
  91
  92         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  93                 uint64_t rmax;
  94
  95                 rmax = td->o.use_os_rand ? OS_RAND_MAX : FRAND_MAX;
  96
  97                 if (td->o.use_os_rand) {
  98                         rmax = OS_RAND_MAX;
  99                         r = os_random_long(&td->random_state);
 100                 } else {
 101                         rmax = FRAND_MAX;
 102                         r = __rand(&td->__random_state);
 103                 }
 104
 105                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 106
 107                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) rmax + 1.0));
 108         } else {
 109                 uint64_t off = 0;
 110
 111                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off, lastb))
 112                         return 1;
 113
 114                 *b = off;
 115         }
 116
 117         /*
 118          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 119          */
 120         if (!file_randommap(td, f))
 121                 goto ret;
 122
 123         /*
 124          * calculate map offset and check if it's free
 125          */
 126         if (random_map_free(f, *b))
 127                 goto ret;
 128
 129         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 130                                                 (unsigned long long) *b);
 131
 132         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 133         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 134                 return 1;
 135 ret:
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 140                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 141                                        uint64_t *b)
 142 {
 143         *b = zipf_next(&f->zipf);
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 148                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 149                                          uint64_t *b)
 150 {
 151         *b = pareto_next(&f->zipf);
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 156 {
 157         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 158         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 159
 160         return r1->off - r2->off;
 161 }
 162
 163 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 164                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 165 {
 166         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 167                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 168         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 169                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 170         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 171                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 172
 173         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 174         return 1;
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 179  * specified.
 180  */
 181 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 182 {
 183         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 184                 return 0;
 185         if (!td_random(td))
 186                 return 0;
 187         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 188                 return 0;
 189         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 190                 return 0;
 191
 192         return 1;
 193 }
 194
 195 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 196 {
 197         unsigned int v;
 198         unsigned long r;
 199
 200         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 201                 return 1;
 202
 203         if (td->o.use_os_rand) {
 204                 r = os_random_long(&td->seq_rand_state[ddir]);
 205                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 206         } else {
 207                 r = __rand(&td->__seq_rand_state[ddir]);
 208                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 209         }
 210
 211         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 212 }
 213
 214 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 215                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 216 {
 217         struct rand_off *r;
 218         int i, ret = 1;
 219
 220         if (!should_sort_io(td))
 221                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 222
 223         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 224                 struct rand_off *r;
 225 fetch:
 226                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 227                 flist_del(&r->list);
 228                 *b = r->off;
 229                 free(r);
 230                 return 0;
 231         }
 232
 233         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 234                 r = malloc(sizeof(*r));
 235
 236                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 237                 if (ret) {
 238                         free(r);
 239                         break;
 240                 }
 241
 242                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 243         }
 244
 245         if (ret && !i)
 246                 return ret;
 247
 248         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 249         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 250         goto fetch;
 251 }
 252
 253 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 254                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 255 {
 256         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 257                 return 0;
 258
 259         if (td->o.time_based) {
 260                 fio_file_reset(td, f);
 261                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 262                         return 0;
 263         }
 264
 265         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 266                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos,
 267                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 268         return 1;
 269 }
 270
 271 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 272                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 273 {
 274         struct thread_options *o = &td->o;
 275
 276         assert(ddir_rw(ddir));
 277
 278         if (f->last_pos >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 279             o->time_based)
 280                 f->last_pos = f->last_pos - f->io_size;
 281
 282         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 283                 uint64_t pos;
 284
 285                 if (f->last_pos == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 286                         f->last_pos = f->real_file_size;
 287
 288                 pos = f->last_pos - f->file_offset;
 289                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 290                         pos += o->ddir_seq_add;
 291
 292                         /*
 293                          * If we reach beyond the end of the file
 294                          * with holed IO, wrap around to the
 295                          * beginning again.
 296                          */
 297                         if (pos >= f->real_file_size)
 298                                 pos = f->file_offset;
 299                 }
 300
 301                 *offset = pos;
 302                 return 0;
 303         }
 304
 305         return 1;
 306 }
 307
 308 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 309                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 310                           unsigned int *is_random)
 311 {
 312         struct fio_file *f = io_u->file;
 313         uint64_t b, offset;
 314         int ret;
 315
 316         assert(ddir_rw(ddir));
 317
 318         b = offset = -1ULL;
 319
 320         if (rw_seq) {
 321                 if (td_random(td)) {
 322                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 323                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 324                                 *is_random = 1;
 325                         } else {
 326                                 *is_random = 0;
 327                                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 328                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 329                                 if (ret)
 330                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 331                         }
 332                 } else {
 333                         *is_random = 0;
 334                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 335                 }
 336         } else {
 337                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 338                 *is_random = 0;
 339
 340                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 341                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 342                         if (ret) {
 343                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 344                                 *is_random = 0;
 345                         }
 346                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 347                         if (f->last_start != -1ULL)
 348                                 offset = f->last_start - f->file_offset;
 349                         else
 350                                 offset = 0;
 351                         ret = 0;
 352                 } else {
 353                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 354                         ret = 1;
 355                 }
 356         }
 357
 358         if (!ret) {
 359                 if (offset != -1ULL)
 360                         io_u->offset = offset;
 361                 else if (b != -1ULL)
 362                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 363                 else {
 364                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 365                         ret = 1;
 366                 }
 367         }
 368
 369         return ret;
 370 }
 371
 372 /*
 373  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 374  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 375  * the last io issued.
 376  */
 377 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 378                              unsigned int *is_random)
 379 {
 380         struct fio_file *f = io_u->file;
 381         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 382         int rw_seq_hit = 0;
 383
 384         assert(ddir_rw(ddir));
 385
 386         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 387                 rw_seq_hit = 1;
 388                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 389         }
 390
 391         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 392                 return 1;
 393
 394         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 395                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 396                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 397                                         (unsigned long long) f->io_size);
 398                 return 1;
 399         }
 400
 401         io_u->offset += f->file_offset;
 402         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 403                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 404                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 405                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 406                 return 1;
 407         }
 408
 409         return 0;
 410 }
 411
 412 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 413                            unsigned int *is_random)
 414 {
 415         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 416                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 417
 418                 if (ops->fill_io_u_off)
 419                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 420         }
 421
 422         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 423 }
 424
 425 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 426                             unsigned int buflen)
 427 {
 428         struct fio_file *f = io_u->file;
 429
 430         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 431 }
 432
 433 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 434                                       unsigned int is_random)
 435 {
 436         int ddir = io_u->ddir;
 437         unsigned int buflen = 0;
 438         unsigned int minbs, maxbs;
 439         unsigned long r, rand_max;
 440
 441         assert(ddir_rw(ddir));
 442
 443         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 444                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 445
 446         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 447         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 448
 449         if (minbs == maxbs)
 450                 return minbs;
 451
 452         /*
 453          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 454          */
 455         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 456                 return 0;
 457
 458         if (td->o.use_os_rand)
 459                 rand_max = OS_RAND_MAX;
 460         else
 461                 rand_max = FRAND_MAX;
 462
 463         do {
 464                 if (td->o.use_os_rand)
 465                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 466                 else
 467                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
 468
 469                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 470                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 471                                         (r / (rand_max + 1.0)));
 472                         if (buflen < minbs)
 473                                 buflen = minbs;
 474                 } else {
 475                         long perc = 0;
 476                         unsigned int i;
 477
 478                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 479                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 480
 481                                 buflen = bsp->bs;
 482                                 perc += bsp->perc;
 483                                 if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
 484                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 485                                         break;
 486                         }
 487                 }
 488
 489                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 490                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 491                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 492
 493                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 494                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 495
 496         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 497
 498         return buflen;
 499 }
 500
 501 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 502                                     unsigned int is_random)
 503 {
 504         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 505                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 506
 507                 if (ops->fill_io_u_size)
 508                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 509         }
 510
 511         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 512 }
 513
 514 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 515 {
 516         unsigned int diff;
 517
 518         /*
 519          * we do time or byte based switch. this is needed because
 520          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 521          * whereas reads do not.
 522          */
 523         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 524         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 525 }
 526
 527 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 528 {
 529         unsigned int v;
 530         unsigned long r;
 531
 532         if (td->o.use_os_rand) {
 533                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 534                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 535         } else {
 536                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
 537                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 538         }
 539
 540         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 541                 return DDIR_READ;
 542
 543         return DDIR_WRITE;
 544 }
 545
 546 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 547 {
 548         /*
 549          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 550          * not to skew our latency numbers.
 551          *
 552          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 553          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 554          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 555          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 556          */
 557         while (td->io_u_in_flight) {
 558                 int fio_unused ret;
 559
 560                 ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
 561         }
 562 }
 563
 564 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 565 {
 566         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 567         struct timeval t;
 568         long usec;
 569
 570         assert(ddir_rw(ddir));
 571
 572         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 573                 return ddir;
 574
 575         /*
 576          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 577          * should switch.
 578          */
 579         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 580                 /*
 581                  * Other direction does not have too much pending, switch
 582                  */
 583                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 584                         return odir;
 585
 586                 /*
 587                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 588                  * and deduct from both.
 589                  */
 590                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 591                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 592                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 593                 } else {
 594                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 595                         ddir = odir;
 596                 }
 597         } else
 598                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 599
 600         io_u_quiesce(td);
 601
 602         fio_gettime(&t, NULL);
 603         usec_sleep(td, usec);
 604         usec = utime_since_now(&t);
 605
 606         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 607
 608         odir = ddir ^ 1;
 609         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 610                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 611
 612         if (ddir_trim(ddir))
 613                 return ddir;
 614
 615         return ddir;
 616 }
 617
 618 /*
 619  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 620  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 621  * necessary.
 622  */
 623 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 624 {
 625         enum fio_ddir ddir;
 626
 627         /*
 628          * see if it's time to fsync
 629          */
 630         if (td->o.fsync_blocks &&
 631            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 632              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 633                 return DDIR_SYNC;
 634
 635         /*
 636          * see if it's time to fdatasync
 637          */
 638         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 639            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 640              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 641                 return DDIR_DATASYNC;
 642
 643         /*
 644          * see if it's time to sync_file_range
 645          */
 646         if (td->sync_file_range_nr &&
 647            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 648              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 649                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 650
 651         if (td_rw(td)) {
 652                 /*
 653                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 654                  */
 655                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 656                         /*
 657                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 658                          * one data direction, to avoid overflowing the
 659                          * ranges too much
 660                          */
 661                         ddir = get_rand_ddir(td);
 662
 663                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 664                                 set_rwmix_bytes(td);
 665
 666                         td->rwmix_ddir = ddir;
 667                 }
 668                 ddir = td->rwmix_ddir;
 669         } else if (td_read(td))
 670                 ddir = DDIR_READ;
 671         else if (td_write(td))
 672                 ddir = DDIR_WRITE;
 673         else
 674                 ddir = DDIR_TRIM;
 675
 676         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 677         return td->rwmix_ddir;
 678 }
 679
 680 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 681 {
 682         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
 683
 684         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 685             td->o.barrier_blocks &&
 686            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 687              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 688                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 689 }
 690
 691 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 692 {
 693         unsigned int ret = put_file(td, f);
 694
 695         if (ret)
 696                 td_verror(td, ret, "file close");
 697 }
 698
 699 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 700 {
 701         td_io_u_lock(td);
 702
 703         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 704                 put_file_log(td, io_u->file);
 705
 706         io_u->file = NULL;
 707         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 708
 709         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 710                 td->cur_depth--;
 711         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 712         td_io_u_unlock(td);
 713         td_io_u_free_notify(td);
 714 }
 715
 716 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 717 {
 718         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 719         put_io_u(td, io_u);
 720 }
 721
 722 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 723 {
 724         struct io_u *__io_u = *io_u;
 725         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 726
 727         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 728
 729         td_io_u_lock(td);
 730
 731         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 732         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 733                 td->io_issues[ddir]--;
 734
 735         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 736         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 737                 td->cur_depth--;
 738
 739         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 740         td_io_u_unlock(td);
 741         *io_u = NULL;
 742 }
 743
 744 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 745 {
 746         unsigned int is_random;
 747
 748         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 749                 goto out;
 750
 751         set_rw_ddir(td, io_u);
 752
 753         /*
 754          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 755          */
 756         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 757                 goto out;
 758
 759         /*
 760          * See if it's time to switch to a new zone
 761          */
 762         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 763                 td->zone_bytes = 0;
 764                 io_u->file->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 765                 io_u->file->last_pos = io_u->file->file_offset;
 766                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 767         }
 768
 769         /*
 770          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 771          * position.
 772          */
 773         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 774                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 775                 return 1;
 776         }
 777
 778         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 779         if (!io_u->buflen) {
 780                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 781                 return 1;
 782         }
 783
 784         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 785                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 786                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 787                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 788                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 789                 return 1;
 790         }
 791
 792         /*
 793          * mark entry before potentially trimming io_u
 794          */
 795         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 796                 mark_random_map(td, io_u);
 797
 798 out:
 799         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 800         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 801         return 0;
 802 }
 803
 804 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 805 {
 806         int idx = 0;
 807
 808         switch (nr) {
 809         default:
 810                 idx = 6;
 811                 break;
 812         case 33 ... 64:
 813                 idx = 5;
 814                 break;
 815         case 17 ... 32:
 816                 idx = 4;
 817                 break;
 818         case 9 ... 16:
 819                 idx = 3;
 820                 break;
 821         case 5 ... 8:
 822                 idx = 2;
 823                 break;
 824         case 1 ... 4:
 825                 idx = 1;
 826         case 0:
 827                 break;
 828         }
 829
 830         map[idx]++;
 831 }
 832
 833 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 834 {
 835         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 836         td->ts.total_submit++;
 837 }
 838
 839 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 840 {
 841         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 842         td->ts.total_complete++;
 843 }
 844
 845 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 846 {
 847         int idx = 0;
 848
 849         switch (td->cur_depth) {
 850         default:
 851                 idx = 6;
 852                 break;
 853         case 32 ... 63:
 854                 idx = 5;
 855                 break;
 856         case 16 ... 31:
 857                 idx = 4;
 858                 break;
 859         case 8 ... 15:
 860                 idx = 3;
 861                 break;
 862         case 4 ... 7:
 863                 idx = 2;
 864                 break;
 865         case 2 ... 3:
 866                 idx = 1;
 867         case 1:
 868                 break;
 869         }
 870
 871         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 872 }
 873
 874 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 875 {
 876         int idx = 0;
 877
 878         assert(usec < 1000);
 879
 880         switch (usec) {
 881         case 750 ... 999:
 882                 idx = 9;
 883                 break;
 884         case 500 ... 749:
 885                 idx = 8;
 886                 break;
 887         case 250 ... 499:
 888                 idx = 7;
 889                 break;
 890         case 100 ... 249:
 891                 idx = 6;
 892                 break;
 893         case 50 ... 99:
 894                 idx = 5;
 895                 break;
 896         case 20 ... 49:
 897                 idx = 4;
 898                 break;
 899         case 10 ... 19:
 900                 idx = 3;
 901                 break;
 902         case 4 ... 9:
 903                 idx = 2;
 904                 break;
 905         case 2 ... 3:
 906                 idx = 1;
 907         case 0 ... 1:
 908                 break;
 909         }
 910
 911         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 912         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 913 }
 914
 915 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 916 {
 917         int idx = 0;
 918
 919         switch (msec) {
 920         default:
 921                 idx = 11;
 922                 break;
 923         case 1000 ... 1999:
 924                 idx = 10;
 925                 break;
 926         case 750 ... 999:
 927                 idx = 9;
 928                 break;
 929         case 500 ... 749:
 930                 idx = 8;
 931                 break;
 932         case 250 ... 499:
 933                 idx = 7;
 934                 break;
 935         case 100 ... 249:
 936                 idx = 6;
 937                 break;
 938         case 50 ... 99:
 939                 idx = 5;
 940                 break;
 941         case 20 ... 49:
 942                 idx = 4;
 943                 break;
 944         case 10 ... 19:
 945                 idx = 3;
 946                 break;
 947         case 4 ... 9:
 948                 idx = 2;
 949                 break;
 950         case 2 ... 3:
 951                 idx = 1;
 952         case 0 ... 1:
 953                 break;
 954         }
 955
 956         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 957         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 958 }
 959
 960 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 961 {
 962         if (usec < 1000)
 963                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 964         else
 965                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 966 }
 967
 968 /*
 969  * Get next file to service by choosing one at random
 970  */
 971 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 972                                            enum fio_file_flags goodf,
 973                                            enum fio_file_flags badf)
 974 {
 975         struct fio_file *f;
 976         int fno;
 977
 978         do {
 979                 int opened = 0;
 980                 unsigned long r;
 981
 982                 if (td->o.use_os_rand) {
 983                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
 984                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 985                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 986                 } else {
 987                         r = __rand(&td->__next_file_state);
 988                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 989                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 990                 }
 991
 992                 f = td->files[fno];
 993                 if (fio_file_done(f))
 994                         continue;
 995
 996                 if (!fio_file_open(f)) {
 997                         int err;
 998
 999                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1000                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1001
1002                         err = td_io_open_file(td, f);
1003                         if (err)
1004                                 continue;
1005                         opened = 1;
1006                 }
1007
1008                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1009                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1010                         return f;
1011                 }
1012                 if (opened)
1013                         td_io_close_file(td, f);
1014         } while (1);
1015 }
1016
1017 /*
1018  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1019  */
1020 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1021                                          int badf)
1022 {
1023         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1024         struct fio_file *f;
1025
1026         do {
1027                 int opened = 0;
1028
1029                 f = td->files[td->next_file];
1030
1031                 td->next_file++;
1032                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1033                         td->next_file = 0;
1034
1035                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1036                 if (fio_file_done(f)) {
1037                         f = NULL;
1038                         continue;
1039                 }
1040
1041                 if (!fio_file_open(f)) {
1042                         int err;
1043
1044                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1045                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1046
1047                         err = td_io_open_file(td, f);
1048                         if (err) {
1049                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1050                                         err, f->file_name);
1051                                 f = NULL;
1052                                 continue;
1053                         }
1054                         opened = 1;
1055                 }
1056
1057                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1058                                                                 f->flags);
1059                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1060                         break;
1061
1062                 if (opened)
1063                         td_io_close_file(td, f);
1064
1065                 f = NULL;
1066         } while (td->next_file != old_next_file);
1067
1068         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1069         return f;
1070 }
1071
1072 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1073 {
1074         struct fio_file *f;
1075
1076         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1077
1078         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1079                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1080                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1081                                                   td->nr_done_files,
1082                                                   td->o.nr_files);
1083                 return NULL;
1084         }
1085
1086         f = td->file_service_file;
1087         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1088                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1089                         goto out;
1090                 if (td->file_service_left--)
1091                         goto out;
1092         }
1093
1094         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1095             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1096                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1097         else
1098                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1099
1100         if (IS_ERR(f))
1101                 return f;
1102
1103         td->file_service_file = f;
1104         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1105 out:
1106         if (f)
1107                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1108         else
1109                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1110         return f;
1111 }
1112
1113 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1114 {
1115         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1116                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1117
1118                 if (ops->get_next_file)
1119                         return ops->get_next_file(td);
1120         }
1121
1122         return __get_next_file(td);
1123 }
1124
1125 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1126 {
1127         struct fio_file *f;
1128
1129         do {
1130                 f = get_next_file(td);
1131                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1132                         return PTR_ERR(f);
1133
1134                 io_u->file = f;
1135                 get_file(f);
1136
1137                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1138                         break;
1139
1140                 put_file_log(td, f);
1141                 td_io_close_file(td, f);
1142                 io_u->file = NULL;
1143                 fio_file_set_done(f);
1144                 td->nr_done_files++;
1145                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1146                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1147         } while (1);
1148
1149         return 0;
1150 }
1151
1152 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1153                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1154 {
1155         if (!td->error)
1156                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1157         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1158         icd->error = ETIMEDOUT;
1159 }
1160
1161 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1162 {
1163         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1164         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1165         td->latency_failed = 0;
1166 }
1167
1168 /*
1169  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1170  * are at QD=1, then it's time to give up.
1171  */
1172 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1173 {
1174         if (td->latency_qd == 1)
1175                 return 1;
1176
1177         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1178
1179         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1180                 td->latency_qd_low--;
1181
1182         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1183
1184         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1185
1186         /*
1187          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1188          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1189          */
1190         io_u_quiesce(td);
1191         lat_new_cycle(td);
1192         return 0;
1193 }
1194
1195 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1196 {
1197         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1198                 return __lat_target_failed(td);
1199
1200         td->latency_failed++;
1201         return 0;
1202 }
1203
1204 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1205 {
1206         td->latency_end_run = 0;
1207
1208         if (td->o.latency_target) {
1209                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1210                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1211                 td->latency_qd = 1;
1212                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1213                 td->latency_qd_low = 1;
1214                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1215         } else
1216                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1217 }
1218
1219 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1220 {
1221         if (!td->latency_end_run)
1222                 lat_target_init(td);
1223 }
1224
1225 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1226 {
1227         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1228         struct thread_options *o = &td->o;
1229
1230         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1231
1232         /*
1233          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1234          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1235          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1236          */
1237         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1238                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1239         else
1240                 td->latency_qd *= 2;
1241
1242         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1243                 td->latency_qd = o->iodepth;
1244
1245         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1246
1247         /*
1248          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1249          * we get only the results from the targeted depth.
1250          */
1251         if (td->latency_qd == qd) {
1252                 if (td->latency_end_run) {
1253                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1254                         td->done = 1;
1255                 } else {
1256                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1257                         io_u_quiesce(td);
1258                         td->latency_end_run = 1;
1259                         reset_all_stats(td);
1260                         reset_io_stats(td);
1261                 }
1262         }
1263
1264         lat_new_cycle(td);
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Check if we can bump the queue depth
1269  */
1270 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1271 {
1272         uint64_t usec_window;
1273         uint64_t ios;
1274         double success_ios;
1275
1276         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1277         if (usec_window < td->o.latency_window)
1278                 return;
1279
1280         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1281         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1282         success_ios *= 100.0;
1283
1284         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1285
1286         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1287                 lat_target_success(td);
1288         else
1289                 __lat_target_failed(td);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1294  * using the full queue depth available.
1295  */
1296 int queue_full(struct thread_data *td)
1297 {
1298         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1299
1300         if (qempty)
1301                 return 1;
1302         if (!td->o.latency_target)
1303                 return 0;
1304
1305         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1306 }
1307
1308 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1309 {
1310         struct io_u *io_u = NULL;
1311
1312         td_io_u_lock(td);
1313
1314 again:
1315         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1316                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1317         else if (!queue_full(td)) {
1318                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1319
1320                 io_u->file = NULL;
1321                 io_u->buflen = 0;
1322                 io_u->resid = 0;
1323                 io_u->end_io = NULL;
1324         }
1325
1326         if (io_u) {
1327                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1328                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1329                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1330                                  IO_U_F_VER_LIST);
1331
1332                 io_u->error = 0;
1333                 io_u->acct_ddir = -1;
1334                 td->cur_depth++;
1335                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1336                 io_u->ipo = NULL;
1337         } else if (td->o.verify_async) {
1338                 /*
1339                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1340                  * return one
1341                  */
1342                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1343                 goto again;
1344         }
1345
1346         td_io_u_unlock(td);
1347         return io_u;
1348 }
1349
1350 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1351 {
1352         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1353                 return 0;
1354
1355         if (td->trim_entries) {
1356                 int get_trim = 0;
1357
1358                 if (td->trim_batch) {
1359                         td->trim_batch--;
1360                         get_trim = 1;
1361                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1362                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1363                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1364                         if (!td->trim_batch)
1365                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1366                         get_trim = 1;
1367                 }
1368
1369                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1370                         return 1;
1371         }
1372
1373         return 0;
1374 }
1375
1376 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1377 {
1378         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1379                 return 0;
1380
1381         if (td->io_hist_len) {
1382                 int get_verify = 0;
1383
1384                 if (td->verify_batch)
1385                         get_verify = 1;
1386                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1387                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1388                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1389                         if (!td->verify_batch)
1390                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1391                         get_verify = 1;
1392                 }
1393
1394                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1395                         td->verify_batch--;
1396                         return 1;
1397                 }
1398         }
1399
1400         return 0;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1405  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1406  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1407  * we can expect from a device.
1408  */
1409 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1410 {
1411         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1412         uint64_t boffset;
1413         unsigned int offset;
1414         void *p, *end;
1415
1416         if (!nr_blocks)
1417                 return;
1418
1419         p = io_u->xfer_buf;
1420         boffset = io_u->offset;
1421         io_u->buf_filled_len = 0;
1422
1423         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1424                 /*
1425                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1426                  * the buffer, given by the product of the usec time
1427                  * and the actual offset.
1428                  */
1429                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1430                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1431                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1432                         offset -= sizeof(uint64_t);
1433                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1434
1435                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1436                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1437                 p += 512;
1438                 boffset += 512;
1439         }
1440 }
1441
1442 /*
1443  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1444  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1445  */
1446 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1447 {
1448         struct fio_file *f;
1449         struct io_u *io_u;
1450         int do_scramble = 0;
1451         long ret = 0;
1452
1453         io_u = __get_io_u(td);
1454         if (!io_u) {
1455                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1456                 return NULL;
1457         }
1458
1459         if (check_get_verify(td, io_u))
1460                 goto out;
1461         if (check_get_trim(td, io_u))
1462                 goto out;
1463
1464         /*
1465          * from a requeue, io_u already setup
1466          */
1467         if (io_u->file)
1468                 goto out;
1469
1470         /*
1471          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1472          */
1473         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1474                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1475                         goto err_put;
1476         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1477                 ret = -EBUSY;
1478                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1479                 goto err_put;
1480         }
1481
1482         f = io_u->file;
1483         if (!f) {
1484                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1485                 goto err_put;
1486         }
1487
1488         assert(fio_file_open(f));
1489
1490         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1491                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1492                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1493                         goto err_put;
1494                 }
1495
1496                 f->last_start = io_u->offset;
1497                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1498
1499                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1500                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1501                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1502                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1503                                         io_u->xfer_buflen);
1504                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1505                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1506                                 do_scramble = 1;
1507                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1508                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1509                                 do_scramble = 0;
1510                         }
1511                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1512                         /*
1513                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1514                          * buffer is used for writes it is refilled.
1515                          */
1516                         io_u->buf_filled_len = 0;
1517                 }
1518         }
1519
1520         /*
1521          * Set io data pointers.
1522          */
1523         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1524         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1525
1526 out:
1527         assert(io_u->file);
1528         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1529                 if (!td->o.disable_slat)
1530                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1531                 if (do_scramble)
1532                         small_content_scramble(io_u);
1533                 return io_u;
1534         }
1535 err_put:
1536         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1537         put_io_u(td, io_u);
1538         return ERR_PTR(ret);
1539 }
1540
1541 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1542 {
1543         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1544
1545         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1546                 return;
1547
1548         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1549                 io_u->file ? " on file " : "",
1550                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1551                 strerror(io_u->error),
1552                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1553                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1554
1555         if (!td->error)
1556                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1557 }
1558
1559 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1560 {
1561         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1562                 && td->o.disable_bw;
1563 }
1564
1565 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1566                                   struct io_completion_data *icd,
1567                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1568 {
1569         unsigned long lusec = 0;
1570
1571         if (!gtod_reduce(td))
1572                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1573
1574         if (!td->o.disable_lat) {
1575                 unsigned long tusec;
1576
1577                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1578                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1579
1580                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1581                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1582
1583                         if (ops->io_u_lat)
1584                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1585                 }
1586
1587                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1588                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1589                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1590                         if (lat_target_failed(td))
1591                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1592                 }
1593         }
1594
1595         if (!td->o.disable_clat) {
1596                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1597                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1598         }
1599
1600         if (!td->o.disable_bw)
1601                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1602
1603         if (!gtod_reduce(td))
1604                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1605 }
1606
1607 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1608 {
1609         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1610
1611         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1612         bps = td->rate_bps[ddir];
1613         secs = bytes / bps;
1614         remainder = bytes % bps;
1615         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1616 }
1617
1618 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1619                          struct io_completion_data *icd)
1620 {
1621         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1622         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1623         struct fio_file *f = io_u->file;
1624
1625         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1626
1627         td_io_u_lock(td);
1628         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1629         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1630
1631         /*
1632          * Mark IO ok to verify
1633          */
1634         if (io_u->ipo) {
1635                 /*
1636                  * Remove errored entry from the verification list
1637                  */
1638                 if (io_u->error)
1639                         unlog_io_piece(td, io_u);
1640                 else {
1641                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1642                         write_barrier();
1643                 }
1644         }
1645
1646         td_io_u_unlock(td);
1647
1648         if (ddir_sync(ddir)) {
1649                 td->last_was_sync = 1;
1650                 if (f) {
1651                         f->first_write = -1ULL;
1652                         f->last_write = -1ULL;
1653                 }
1654                 return;
1655         }
1656
1657         td->last_was_sync = 0;
1658         td->last_ddir = ddir;
1659
1660         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1661                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1662                 const enum fio_ddir oddir = ddir ^ 1;
1663                 int ret;
1664
1665                 td->io_blocks[ddir]++;
1666                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1667                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1668
1669                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1670                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1671
1672                 if (ddir == DDIR_WRITE && f) {
1673                         if (f->first_write == -1ULL ||
1674                             io_u->offset < f->first_write)
1675                                 f->first_write = io_u->offset;
1676                         if (f->last_write == -1ULL ||
1677                             ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1678                                 f->last_write = io_u->offset + bytes;
1679                 }
1680
1681                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1682                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1683                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1684
1685                         if (__should_check_rate(td, ddir)) {
1686                                 td->rate_pending_usleep[ddir] =
1687                                         (usec_for_io(td, ddir) -
1688                                          utime_since_now(&td->start));
1689                         }
1690                         if (ddir != DDIR_TRIM &&
1691                             __should_check_rate(td, oddir)) {
1692                                 td->rate_pending_usleep[oddir] =
1693                                         (usec_for_io(td, oddir) -
1694                                          utime_since_now(&td->start));
1695                         }
1696                 }
1697
1698                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1699
1700                 if (io_u->end_io) {
1701                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1702                         io_u = *io_u_ptr;
1703                         if (ret && !icd->error)
1704                                 icd->error = ret;
1705                 }
1706         } else if (io_u->error) {
1707                 icd->error = io_u->error;
1708                 io_u_log_error(td, io_u);
1709         }
1710         if (icd->error) {
1711                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1712
1713                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1714                         return;
1715
1716                 /*
1717                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1718                  * and clear all the errors.
1719                  */
1720                 update_error_count(td, icd->error);
1721                 td_clear_error(td);
1722                 icd->error = 0;
1723                 if (io_u)
1724                         io_u->error = 0;
1725         }
1726 }
1727
1728 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1729                      int nr)
1730 {
1731         int ddir;
1732
1733         if (!gtod_reduce(td))
1734                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1735
1736         icd->nr = nr;
1737
1738         icd->error = 0;
1739         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1740                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1741 }
1742
1743 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1744                           struct io_completion_data *icd)
1745 {
1746         struct io_u *io_u;
1747         int i;
1748
1749         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1750                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1751
1752                 io_completed(td, &io_u, icd);
1753
1754                 if (io_u)
1755                         put_io_u(td, io_u);
1756         }
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Complete a single io_u for the sync engines.
1761  */
1762 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1763                        uint64_t *bytes)
1764 {
1765         struct io_completion_data icd;
1766
1767         init_icd(td, &icd, 1);
1768         io_completed(td, &io_u, &icd);
1769
1770         if (io_u)
1771                 put_io_u(td, io_u);
1772
1773         if (icd.error) {
1774                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1775                 return -1;
1776         }
1777
1778         if (bytes) {
1779                 int ddir;
1780
1781                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1782                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1783         }
1784
1785         return 0;
1786 }
1787
1788 /*
1789  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1790  */
1791 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1792                          uint64_t *bytes)
1793 {
1794         struct io_completion_data icd;
1795         struct timespec *tvp = NULL;
1796         int ret;
1797         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1798
1799         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1800
1801         if (!min_evts)
1802                 tvp = &ts;
1803         else if (min_evts > td->cur_depth)
1804                 min_evts = td->cur_depth;
1805
1806         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1807         if (ret < 0) {
1808                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1809                 return ret;
1810         } else if (!ret)
1811                 return ret;
1812
1813         init_icd(td, &icd, ret);
1814         ios_completed(td, &icd);
1815         if (icd.error) {
1816                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1817                 return -1;
1818         }
1819
1820         if (bytes) {
1821                 int ddir;
1822
1823                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1824                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1825         }
1826
1827         return 0;
1828 }
1829
1830 /*
1831  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1832  */
1833 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1834 {
1835         if (!td->o.disable_slat) {
1836                 unsigned long slat_time;
1837
1838                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1839                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1840                                 io_u->offset);
1841         }
1842 }
1843
1844 /*
1845  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1846  */
1847 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1848 {
1849         unsigned int v;
1850         unsigned long r;
1851
1852         if (!td->o.dedupe_percentage)
1853                 return &td->buf_state;
1854         else if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1855                 return &td->buf_state_prev;
1856
1857         r = __rand(&td->dedupe_state);
1858         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1859
1860         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1861                 return &td->buf_state_prev;
1862
1863         return &td->buf_state;
1864 }
1865
1866 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1867 {
1868         if (rs == &td->buf_state)
1869                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1870 }
1871
1872 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1873                     unsigned int max_bs)
1874 {
1875         if (td->o.buffer_pattern_bytes)
1876                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1877         else if (!td->o.zero_buffers) {
1878                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1879                 struct frand_state *rs;
1880                 unsigned int left = max_bs;
1881
1882                 do {
1883                         rs = get_buf_state(td);
1884
1885                         min_write = min(min_write, left);
1886
1887                         if (perc) {
1888                                 unsigned int seg = min_write;
1889
1890                                 seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1891                                 if (!seg)
1892                                         seg = min_write;
1893
1894                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc, seg,
1895                                                                 min_write);
1896                         } else
1897                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
1898
1899                         buf += min_write;
1900                         left -= min_write;
1901                         save_buf_state(td, rs);
1902                 } while (left);
1903         } else
1904                 memset(buf, 0, max_bs);
1905 }
1906
1907 /*
1908  * "randomly" fill the buffer contents
1909  */
1910 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1911                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1912 {
1913         io_u->buf_filled_len = 0;
1914         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1915 }