Simplify num2str()
[fio.git] / io_u.c
1 #include <unistd.h>
2 #include <string.h>
3 #include <assert.h>
4
5 #include "fio.h"
6 #include "verify.h"
7 #include "trim.h"
8 #include "lib/rand.h"
9 #include "lib/axmap.h"
10 #include "err.h"
11 #include "lib/pow2.h"
12 #include "minmax.h"
13
14 struct io_completion_data {
15         int nr;                         /* input */
16
17         int error;                      /* output */
18         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
19         struct timespec time;           /* output */
20 };
21
22 /*
23  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
24  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
25  */
26 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
27 {
28         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
29 }
30
31 /*
32  * Mark a given offset as used in the map.
33  */
34 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
35 {
36         unsigned int min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
37         struct fio_file *f = io_u->file;
38         unsigned int nr_blocks;
39         uint64_t block;
40
41         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
42         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
43
44         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
45                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
46
47         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
48                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
49 }
50
51 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
52                            enum fio_ddir ddir)
53 {
54         uint64_t max_blocks;
55         uint64_t max_size;
56
57         assert(ddir_rw(ddir));
58
59         /*
60          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
61          * -> not for now since there is code assuming it could go either.
62          */
63         max_size = f->io_size;
64         if (max_size > f->real_file_size)
65                 max_size = f->real_file_size;
66
67         if (td->o.zone_range)
68                 max_size = td->o.zone_range;
69
70         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
71                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
72
73         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
74         if (!max_blocks)
75                 return 0;
76
77         return max_blocks;
78 }
79
80 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
81                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
82                                   uint64_t lastb)
83 {
84         uint64_t r;
85
86         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
87             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
88
89                 r = __rand(&td->random_state);
90
91                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
92
93                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
94         } else {
95                 uint64_t off = 0;
96
97                 assert(fio_file_lfsr(f));
98
99                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
100                         return 1;
101
102                 *b = off;
103         }
104
105         /*
106          * if we are not maintaining a random map, we are done.
107          */
108         if (!file_randommap(td, f))
109                 goto ret;
110
111         /*
112          * calculate map offset and check if it's free
113          */
114         if (random_map_free(f, *b))
115                 goto ret;
116
117         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
118                                                 (unsigned long long) *b);
119
120         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
121         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
122                 return 1;
123 ret:
124         return 0;
125 }
126
127 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
128                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
129                                        uint64_t *b)
130 {
131         *b = zipf_next(&f->zipf);
132         return 0;
133 }
134
135 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
136                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
137                                          uint64_t *b)
138 {
139         *b = pareto_next(&f->zipf);
140         return 0;
141 }
142
143 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
144                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
145                                         uint64_t *b)
146 {
147         *b = gauss_next(&f->gauss);
148         return 0;
149 }
150
151 static int __get_next_rand_offset_zoned_abs(struct thread_data *td,
152                                             struct fio_file *f,
153                                             enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
154 {
155         struct zone_split_index *zsi;
156         uint64_t lastb, send, stotal;
157         unsigned int v;
158
159         lastb = last_block(td, f, ddir);
160         if (!lastb)
161                 return 1;
162
163         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
164 bail:
165                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
166         }
167
168         /*
169          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
170          */
171         v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
172
173         /*
174          * Find our generated table. 'send' is the end block of this zone,
175          * 'stotal' is our start offset.
176          */
177         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
178         stotal = zsi->size_prev / td->o.ba[ddir];
179         send = zsi->size / td->o.ba[ddir];
180
181         /*
182          * Should never happen
183          */
184         if (send == -1U) {
185                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
186                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
187                 goto bail;
188         } else if (send > lastb) {
189                 /*
190                  * This happens if the user specifies ranges that exceed
191                  * the file/device size. We can't handle that gracefully,
192                  * so error and exit.
193                  */
194                 log_err("fio: zoned_abs sizes exceed file size\n");
195                 return 1;
196         }
197
198         /*
199          * Generate index from 0..send-stotal
200          */
201         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, send - stotal) == 1)
202                 return 1;
203
204         *b += stotal;
205         return 0;
206 }
207
208 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
209                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
210                                         uint64_t *b)
211 {
212         unsigned int v, send, stotal;
213         uint64_t offset, lastb;
214         struct zone_split_index *zsi;
215
216         lastb = last_block(td, f, ddir);
217         if (!lastb)
218                 return 1;
219
220         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
221 bail:
222                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
223         }
224
225         /*
226          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
227          */
228         v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
229
230         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
231         stotal = zsi->size_perc_prev;
232         send = zsi->size_perc;
233
234         /*
235          * Should never happen
236          */
237         if (send == -1U) {
238                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
239                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
240                 goto bail;
241         }
242
243         /*
244          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
245          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
246          * the start, in percent.
247          */
248         if (stotal)
249                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
250         else
251                 offset = 0;
252
253         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
254
255         /*
256          * Generate index from 0..send-of-lastb
257          */
258         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
259                 return 1;
260
261         /*
262          * Add our start offset, if any
263          */
264         if (offset)
265                 *b += offset;
266
267         return 0;
268 }
269
270 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
271                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
272 {
273         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
274                 uint64_t lastb;
275
276                 lastb = last_block(td, f, ddir);
277                 if (!lastb)
278                         return 1;
279
280                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
281         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
282                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
283         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
284                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
285         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
286                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
287         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
288                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
289         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED_ABS)
290                 return __get_next_rand_offset_zoned_abs(td, f, ddir, b);
291
292         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
293         return 1;
294 }
295
296 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
297 {
298         unsigned int v;
299
300         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
301                 return true;
302
303         v = rand32_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
304
305         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
306 }
307
308 static void loop_cache_invalidate(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
309 {
310         struct thread_options *o = &td->o;
311
312         if (o->invalidate_cache && !o->odirect) {
313                 int fio_unused ret;
314
315                 ret = file_invalidate_cache(td, f);
316         }
317 }
318
319 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
320                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
321 {
322         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
323                 return 0;
324
325         if (td->o.time_based ||
326             (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)) {
327                 fio_file_reset(td, f);
328                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
329                         return 0;
330                 loop_cache_invalidate(td, f);
331         }
332
333         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
334                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
335                         (unsigned long long) f->real_file_size);
336         return 1;
337 }
338
339 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
340                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
341 {
342         struct thread_options *o = &td->o;
343
344         assert(ddir_rw(ddir));
345
346         /*
347          * If we reach the end for a time based run, reset us back to 0
348          * and invalidate the cache, if we need to.
349          */
350         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
351             o->time_based) {
352                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
353                 loop_cache_invalidate(td, f);
354         }
355
356         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
357                 uint64_t pos;
358
359                 /*
360                  * Only rewind if we already hit the end
361                  */
362                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset &&
363                     f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0) {
364                         if (f->real_file_size > f->io_size)
365                                 f->last_pos[ddir] = f->io_size;
366                         else
367                                 f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
368                 }
369
370                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
371                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
372                         pos += o->ddir_seq_add;
373
374                         /*
375                          * If we reach beyond the end of the file
376                          * with holed IO, wrap around to the
377                          * beginning again. If we're doing backwards IO,
378                          * wrap to the end.
379                          */
380                         if (pos >= f->real_file_size) {
381                                 if (o->ddir_seq_add > 0)
382                                         pos = f->file_offset;
383                                 else {
384                                         if (f->real_file_size > f->io_size)
385                                                 pos = f->io_size;
386                                         else
387                                                 pos = f->real_file_size;
388
389                                         pos += o->ddir_seq_add;
390                                 }
391                         }
392                 }
393
394                 *offset = pos;
395                 return 0;
396         }
397
398         return 1;
399 }
400
401 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
402                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
403                           bool *is_random)
404 {
405         struct fio_file *f = io_u->file;
406         uint64_t b, offset;
407         int ret;
408
409         assert(ddir_rw(ddir));
410
411         b = offset = -1ULL;
412
413         if (rw_seq) {
414                 if (td_random(td)) {
415                         if (should_do_random(td, ddir)) {
416                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
417                                 *is_random = true;
418                         } else {
419                                 *is_random = false;
420                                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
421                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
422                                 if (ret)
423                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
424                         }
425                 } else {
426                         *is_random = false;
427                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
428                 }
429         } else {
430                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
431                 *is_random = false;
432
433                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
434                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
435                         if (ret) {
436                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
437                                 *is_random = false;
438                         }
439                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
440                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
441                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
442                         else
443                                 offset = 0;
444                         ret = 0;
445                 } else {
446                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
447                         ret = 1;
448                 }
449         }
450
451         if (!ret) {
452                 if (offset != -1ULL)
453                         io_u->offset = offset;
454                 else if (b != -1ULL)
455                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
456                 else {
457                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
458                         ret = 1;
459                 }
460         }
461
462         return ret;
463 }
464
465 /*
466  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
467  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
468  * the last io issued.
469  */
470 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
471                            bool *is_random)
472 {
473         struct fio_file *f = io_u->file;
474         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
475         int rw_seq_hit = 0;
476
477         assert(ddir_rw(ddir));
478
479         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
480                 rw_seq_hit = 1;
481                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
482         }
483
484         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
485                 return 1;
486
487         if (io_u->offset >= f->io_size) {
488                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
489                                         (unsigned long long) io_u->offset,
490                                         (unsigned long long) f->io_size);
491                 return 1;
492         }
493
494         io_u->offset += f->file_offset;
495         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
496                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
497                                         (unsigned long long) io_u->offset,
498                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
499                 return 1;
500         }
501
502         return 0;
503 }
504
505 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
506                              unsigned int buflen)
507 {
508         struct fio_file *f = io_u->file;
509
510         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
511 }
512
513 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
514                                     bool is_random)
515 {
516         int ddir = io_u->ddir;
517         unsigned int buflen = 0;
518         unsigned int minbs, maxbs;
519         uint64_t frand_max, r;
520         bool power_2;
521
522         assert(ddir_rw(ddir));
523
524         if (td->o.bs_is_seq_rand)
525                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE : DDIR_READ;
526
527         minbs = td->o.min_bs[ddir];
528         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
529
530         if (minbs == maxbs)
531                 return minbs;
532
533         /*
534          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
535          */
536         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
537                 return 0;
538
539         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state[ddir]);
540         do {
541                 r = __rand(&td->bsrange_state[ddir]);
542
543                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
544                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
545                                         (r / (frand_max + 1.0)));
546                         if (buflen < minbs)
547                                 buflen = minbs;
548                 } else {
549                         long long perc = 0;
550                         unsigned int i;
551
552                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
553                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
554
555                                 buflen = bsp->bs;
556                                 perc += bsp->perc;
557                                 if (!perc)
558                                         break;
559                                 if ((r / perc <= frand_max / 100ULL) &&
560                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
561                                         break;
562                         }
563                 }
564
565                 power_2 = is_power_of_2(minbs);
566                 if (!td->o.bs_unaligned && power_2)
567                         buflen &= ~(minbs - 1);
568                 else if (!td->o.bs_unaligned && !power_2) 
569                         buflen -= buflen % minbs; 
570         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
571
572         return buflen;
573 }
574
575 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
576 {
577         unsigned int diff;
578
579         /*
580          * we do time or byte based switch. this is needed because
581          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
582          * whereas reads do not.
583          */
584         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
585         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
586 }
587
588 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
589 {
590         unsigned int v;
591
592         v = rand32_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
593
594         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
595                 return DDIR_READ;
596
597         return DDIR_WRITE;
598 }
599
600 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
601 {
602         int completed = 0;
603
604         /*
605          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
606          * not to skew our latency numbers.
607          *
608          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
609          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
610          * io's that have been actually submitted to an async engine,
611          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
612          */
613         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
614                 int fio_unused ret;
615
616                 ret = td_io_commit(td);
617         }
618
619         while (td->io_u_in_flight) {
620                 int ret;
621
622                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
623                 if (ret > 0)
624                         completed += ret;
625         }
626
627         if (td->flags & TD_F_REGROW_LOGS)
628                 regrow_logs(td);
629
630         return completed;
631 }
632
633 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
634 {
635         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
636         uint64_t usec;
637         uint64_t now;
638
639         assert(ddir_rw(ddir));
640         now = utime_since_now(&td->start);
641
642         /*
643          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
644          */
645         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
646                 return ddir;
647
648         /*
649          * We are ahead of rate in this direction. See if we
650          * should switch.
651          */
652         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
653                 /*
654                  * Other direction is behind rate, switch
655                  */
656                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
657                         return odir;
658
659                 /*
660                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min,
661                  * switch if necessary
662                  */
663                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
664                     td->rate_next_io_time[odir]) {
665                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
666                 } else {
667                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
668                         ddir = odir;
669                 }
670         } else
671                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
672
673         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
674                 io_u_quiesce(td);
675
676         usec_sleep(td, usec);
677         return ddir;
678 }
679
680 /*
681  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
682  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
683  * necessary.
684  */
685 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
686 {
687         enum fio_ddir ddir;
688
689         /*
690          * See if it's time to fsync/fdatasync/sync_file_range first,
691          * and if not then move on to check regular I/Os.
692          */
693         if (should_fsync(td)) {
694                 if (td->o.fsync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
695                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks))
696                         return DDIR_SYNC;
697
698                 if (td->o.fdatasync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
699                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks))
700                         return DDIR_DATASYNC;
701
702                 if (td->sync_file_range_nr && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
703                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr))
704                         return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
705         }
706
707         if (td_rw(td)) {
708                 /*
709                  * Check if it's time to seed a new data direction.
710                  */
711                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
712                         /*
713                          * Put a top limit on how many bytes we do for
714                          * one data direction, to avoid overflowing the
715                          * ranges too much
716                          */
717                         ddir = get_rand_ddir(td);
718
719                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
720                                 set_rwmix_bytes(td);
721
722                         td->rwmix_ddir = ddir;
723                 }
724                 ddir = td->rwmix_ddir;
725         } else if (td_read(td))
726                 ddir = DDIR_READ;
727         else if (td_write(td))
728                 ddir = DDIR_WRITE;
729         else if (td_trim(td))
730                 ddir = DDIR_TRIM;
731         else
732                 ddir = DDIR_INVAL;
733
734         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
735         return td->rwmix_ddir;
736 }
737
738 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
739 {
740         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
741
742         if (td_trimwrite(td)) {
743                 struct fio_file *f = io_u->file;
744                 if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
745                         ddir = DDIR_TRIM;
746                 else
747                         ddir = DDIR_WRITE;
748         }
749
750         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
751
752         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && td_ioengine_flagged(td, FIO_BARRIER) &&
753             td->o.barrier_blocks &&
754            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
755              td->io_issues[DDIR_WRITE])
756                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BARRIER);
757 }
758
759 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
760 {
761         unsigned int ret = put_file(td, f);
762
763         if (ret)
764                 td_verror(td, ret, "file close");
765 }
766
767 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
768 {
769         if (td->parent)
770                 td = td->parent;
771
772         td_io_u_lock(td);
773
774         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
775                 put_file_log(td, io_u->file);
776
777         io_u->file = NULL;
778         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_FREE);
779
780         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
781                 td->cur_depth--;
782                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
783         }
784         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
785         td_io_u_free_notify(td);
786         td_io_u_unlock(td);
787 }
788
789 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
790 {
791         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
792         put_io_u(td, io_u);
793 }
794
795 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
796 {
797         struct io_u *__io_u = *io_u;
798         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
799
800         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
801
802         if (td->parent)
803                 td = td->parent;
804
805         td_io_u_lock(td);
806
807         io_u_set(td, __io_u, IO_U_F_FREE);
808         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
809                 td->io_issues[ddir]--;
810
811         io_u_clear(td, __io_u, IO_U_F_FLIGHT);
812         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
813                 td->cur_depth--;
814                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
815         }
816
817         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
818         td_io_u_free_notify(td);
819         td_io_u_unlock(td);
820         *io_u = NULL;
821 }
822
823 static void __fill_io_u_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
824 {
825         struct fio_file *f = io_u->file;
826
827         /*
828          * See if it's time to switch to a new zone
829          */
830         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
831                 td->zone_bytes = 0;
832                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
833
834                 /*
835                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
836                  */
837                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
838                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
839                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
840                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
841         }
842
843         /*
844          * If zone_size > zone_range, then maintain the same zone until
845          * zone_bytes >= zone_size.
846          */
847         if (f->last_pos[io_u->ddir] >= (f->file_offset + td->o.zone_range)) {
848                 dprint(FD_IO, "io_u maintain zone offset=%" PRIu64 "/last_pos=%" PRIu64 "\n",
849                                 f->file_offset, f->last_pos[io_u->ddir]);
850                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
851         }
852
853         /*
854          * For random: if 'norandommap' is not set and zone_size > zone_range,
855          * map needs to be reset as it's done with zone_range everytime.
856          */
857         if ((td->zone_bytes % td->o.zone_range) == 0) {
858                 fio_file_reset(td, f);
859         }
860 }
861
862 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
863 {
864         bool is_random;
865
866         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO))
867                 goto out;
868
869         set_rw_ddir(td, io_u);
870
871         /*
872          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
873          */
874         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
875                 goto out;
876
877         /*
878          * When file is zoned zone_range is always positive
879          */
880         if (td->o.zone_range) {
881                 __fill_io_u_zone(td, io_u);
882         }
883
884         /*
885          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
886          * position.
887          */
888         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
889                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
890                 return 1;
891         }
892
893         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
894         if (!io_u->buflen) {
895                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
896                 return 1;
897         }
898
899         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
900                 dprint(FD_IO, "io_u %p, off=0x%llx + len=0x%lx exceeds file size=0x%llx\n",
901                         io_u,
902                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
903                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
904                 return 1;
905         }
906
907         /*
908          * mark entry before potentially trimming io_u
909          */
910         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
911                 mark_random_map(td, io_u);
912
913 out:
914         dprint_io_u(io_u, "fill");
915         td->zone_bytes += io_u->buflen;
916         return 0;
917 }
918
919 static void __io_u_mark_map(uint64_t *map, unsigned int nr)
920 {
921         int idx = 0;
922
923         switch (nr) {
924         default:
925                 idx = 6;
926                 break;
927         case 33 ... 64:
928                 idx = 5;
929                 break;
930         case 17 ... 32:
931                 idx = 4;
932                 break;
933         case 9 ... 16:
934                 idx = 3;
935                 break;
936         case 5 ... 8:
937                 idx = 2;
938                 break;
939         case 1 ... 4:
940                 idx = 1;
941         case 0:
942                 break;
943         }
944
945         map[idx]++;
946 }
947
948 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
949 {
950         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
951         td->ts.total_submit++;
952 }
953
954 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
955 {
956         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
957         td->ts.total_complete++;
958 }
959
960 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
961 {
962         int idx = 0;
963
964         switch (td->cur_depth) {
965         default:
966                 idx = 6;
967                 break;
968         case 32 ... 63:
969                 idx = 5;
970                 break;
971         case 16 ... 31:
972                 idx = 4;
973                 break;
974         case 8 ... 15:
975                 idx = 3;
976                 break;
977         case 4 ... 7:
978                 idx = 2;
979                 break;
980         case 2 ... 3:
981                 idx = 1;
982         case 1:
983                 break;
984         }
985
986         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
987 }
988
989 static void io_u_mark_lat_nsec(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
990 {
991         int idx = 0;
992
993         assert(nsec < 1000);
994
995         switch (nsec) {
996         case 750 ... 999:
997                 idx = 9;
998                 break;
999         case 500 ... 749:
1000                 idx = 8;
1001                 break;
1002         case 250 ... 499:
1003                 idx = 7;
1004                 break;
1005         case 100 ... 249:
1006                 idx = 6;
1007                 break;
1008         case 50 ... 99:
1009                 idx = 5;
1010                 break;
1011         case 20 ... 49:
1012                 idx = 4;
1013                 break;
1014         case 10 ... 19:
1015                 idx = 3;
1016                 break;
1017         case 4 ... 9:
1018                 idx = 2;
1019                 break;
1020         case 2 ... 3:
1021                 idx = 1;
1022         case 0 ... 1:
1023                 break;
1024         }
1025
1026         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_N_NR);
1027         td->ts.io_u_lat_n[idx]++;
1028 }
1029
1030 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long long usec)
1031 {
1032         int idx = 0;
1033
1034         assert(usec < 1000 && usec >= 1);
1035
1036         switch (usec) {
1037         case 750 ... 999:
1038                 idx = 9;
1039                 break;
1040         case 500 ... 749:
1041                 idx = 8;
1042                 break;
1043         case 250 ... 499:
1044                 idx = 7;
1045                 break;
1046         case 100 ... 249:
1047                 idx = 6;
1048                 break;
1049         case 50 ... 99:
1050                 idx = 5;
1051                 break;
1052         case 20 ... 49:
1053                 idx = 4;
1054                 break;
1055         case 10 ... 19:
1056                 idx = 3;
1057                 break;
1058         case 4 ... 9:
1059                 idx = 2;
1060                 break;
1061         case 2 ... 3:
1062                 idx = 1;
1063         case 0 ... 1:
1064                 break;
1065         }
1066
1067         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1068         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1069 }
1070
1071 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long long msec)
1072 {
1073         int idx = 0;
1074
1075         assert(msec >= 1);
1076
1077         switch (msec) {
1078         default:
1079                 idx = 11;
1080                 break;
1081         case 1000 ... 1999:
1082                 idx = 10;
1083                 break;
1084         case 750 ... 999:
1085                 idx = 9;
1086                 break;
1087         case 500 ... 749:
1088                 idx = 8;
1089                 break;
1090         case 250 ... 499:
1091                 idx = 7;
1092                 break;
1093         case 100 ... 249:
1094                 idx = 6;
1095                 break;
1096         case 50 ... 99:
1097                 idx = 5;
1098                 break;
1099         case 20 ... 49:
1100                 idx = 4;
1101                 break;
1102         case 10 ... 19:
1103                 idx = 3;
1104                 break;
1105         case 4 ... 9:
1106                 idx = 2;
1107                 break;
1108         case 2 ... 3:
1109                 idx = 1;
1110         case 0 ... 1:
1111                 break;
1112         }
1113
1114         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1115         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1116 }
1117
1118 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1119 {
1120         if (nsec < 1000)
1121                 io_u_mark_lat_nsec(td, nsec);
1122         else if (nsec < 1000000)
1123                 io_u_mark_lat_usec(td, nsec / 1000);
1124         else
1125                 io_u_mark_lat_msec(td, nsec / 1000000);
1126 }
1127
1128 static unsigned int __get_next_fileno_rand(struct thread_data *td)
1129 {
1130         unsigned long fileno;
1131
1132         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RANDOM) {
1133                 uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1134                 unsigned long r;
1135
1136                 r = __rand(&td->next_file_state);
1137                 return (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1138                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1139         }
1140
1141         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_ZIPF)
1142                 fileno = zipf_next(&td->next_file_zipf);
1143         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_PARETO)
1144                 fileno = pareto_next(&td->next_file_zipf);
1145         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_GAUSS)
1146                 fileno = gauss_next(&td->next_file_gauss);
1147         else {
1148                 log_err("fio: bad file service type: %d\n", td->o.file_service_type);
1149                 assert(0);
1150                 return 0;
1151         }
1152
1153         return fileno >> FIO_FSERVICE_SHIFT;
1154 }
1155
1156 /*
1157  * Get next file to service by choosing one at random
1158  */
1159 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1160                                            enum fio_file_flags goodf,
1161                                            enum fio_file_flags badf)
1162 {
1163         struct fio_file *f;
1164         int fno;
1165
1166         do {
1167                 int opened = 0;
1168
1169                 fno = __get_next_fileno_rand(td);
1170
1171                 f = td->files[fno];
1172                 if (fio_file_done(f))
1173                         continue;
1174
1175                 if (!fio_file_open(f)) {
1176                         int err;
1177
1178                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1179                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1180
1181                         err = td_io_open_file(td, f);
1182                         if (err)
1183                                 continue;
1184                         opened = 1;
1185                 }
1186
1187                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1188                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1189                         return f;
1190                 }
1191                 if (opened)
1192                         td_io_close_file(td, f);
1193         } while (1);
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1198  */
1199 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1200                                          int badf)
1201 {
1202         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1203         struct fio_file *f;
1204
1205         do {
1206                 int opened = 0;
1207
1208                 f = td->files[td->next_file];
1209
1210                 td->next_file++;
1211                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1212                         td->next_file = 0;
1213
1214                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1215                 if (fio_file_done(f)) {
1216                         f = NULL;
1217                         continue;
1218                 }
1219
1220                 if (!fio_file_open(f)) {
1221                         int err;
1222
1223                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1224                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1225
1226                         err = td_io_open_file(td, f);
1227                         if (err) {
1228                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1229                                         err, f->file_name);
1230                                 f = NULL;
1231                                 continue;
1232                         }
1233                         opened = 1;
1234                 }
1235
1236                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1237                                                                 f->flags);
1238                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1239                         break;
1240
1241                 if (opened)
1242                         td_io_close_file(td, f);
1243
1244                 f = NULL;
1245         } while (td->next_file != old_next_file);
1246
1247         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1248         return f;
1249 }
1250
1251 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1252 {
1253         struct fio_file *f;
1254
1255         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1256
1257         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1258                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1259                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1260                                                   td->nr_done_files,
1261                                                   td->o.nr_files);
1262                 return NULL;
1263         }
1264
1265         f = td->file_service_file;
1266         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1267                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1268                         goto out;
1269                 if (td->file_service_left--)
1270                         goto out;
1271         }
1272
1273         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1274             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1275                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1276         else
1277                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1278
1279         if (IS_ERR(f))
1280                 return f;
1281
1282         td->file_service_file = f;
1283         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1284 out:
1285         if (f)
1286                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1287         else
1288                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1289         return f;
1290 }
1291
1292 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1293 {
1294         return __get_next_file(td);
1295 }
1296
1297 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1298 {
1299         struct fio_file *f;
1300
1301         do {
1302                 f = get_next_file(td);
1303                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1304                         return PTR_ERR(f);
1305
1306                 io_u->file = f;
1307                 get_file(f);
1308
1309                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1310                         break;
1311
1312                 put_file_log(td, f);
1313                 td_io_close_file(td, f);
1314                 io_u->file = NULL;
1315                 if (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)
1316                         fio_file_reset(td, f);
1317                 else {
1318                         fio_file_set_done(f);
1319                         td->nr_done_files++;
1320                         dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1321                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1322                 }
1323         } while (1);
1324
1325         return 0;
1326 }
1327
1328 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1329                       unsigned long long tnsec, unsigned long long max_nsec)
1330 {
1331         if (!td->error)
1332                 log_err("fio: latency of %llu nsec exceeds specified max (%llu nsec)\n", tnsec, max_nsec);
1333         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1334         icd->error = ETIMEDOUT;
1335 }
1336
1337 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1338 {
1339         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1340         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1341         td->latency_failed = 0;
1342 }
1343
1344 /*
1345  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1346  * are at QD=1, then it's time to give up.
1347  */
1348 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1349 {
1350         if (td->latency_qd == 1)
1351                 return true;
1352
1353         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1354
1355         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1356                 td->latency_qd_low--;
1357
1358         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1359
1360         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1361
1362         /*
1363          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1364          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1365          */
1366         io_u_quiesce(td);
1367         lat_new_cycle(td);
1368         return false;
1369 }
1370
1371 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1372 {
1373         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1374                 return __lat_target_failed(td);
1375
1376         td->latency_failed++;
1377         return false;
1378 }
1379
1380 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1381 {
1382         td->latency_end_run = 0;
1383
1384         if (td->o.latency_target) {
1385                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1386                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1387                 td->latency_qd = 1;
1388                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1389                 td->latency_qd_low = 1;
1390                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1391         } else
1392                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1393 }
1394
1395 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1396 {
1397         if (!td->latency_end_run)
1398                 lat_target_init(td);
1399 }
1400
1401 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1402 {
1403         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1404         struct thread_options *o = &td->o;
1405
1406         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1407
1408         /*
1409          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1410          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1411          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1412          */
1413         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1414                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1415         else
1416                 td->latency_qd *= 2;
1417
1418         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1419                 td->latency_qd = o->iodepth;
1420
1421         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1422
1423         /*
1424          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1425          * we get only the results from the targeted depth.
1426          */
1427         if (td->latency_qd == qd) {
1428                 if (td->latency_end_run) {
1429                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1430                         td->done = 1;
1431                 } else {
1432                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1433                         io_u_quiesce(td);
1434                         td->latency_end_run = 1;
1435                         reset_all_stats(td);
1436                         reset_io_stats(td);
1437                 }
1438         }
1439
1440         lat_new_cycle(td);
1441 }
1442
1443 /*
1444  * Check if we can bump the queue depth
1445  */
1446 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1447 {
1448         uint64_t usec_window;
1449         uint64_t ios;
1450         double success_ios;
1451
1452         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1453         if (usec_window < td->o.latency_window)
1454                 return;
1455
1456         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1457         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1458         success_ios *= 100.0;
1459
1460         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1461
1462         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1463                 lat_target_success(td);
1464         else
1465                 __lat_target_failed(td);
1466 }
1467
1468 /*
1469  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1470  * using the full queue depth available.
1471  */
1472 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1473 {
1474         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1475
1476         if (qempty)
1477                 return true;
1478         if (!td->o.latency_target)
1479                 return false;
1480
1481         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1482 }
1483
1484 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1485 {
1486         struct io_u *io_u = NULL;
1487         int ret;
1488
1489         if (td->stop_io)
1490                 return NULL;
1491
1492         td_io_u_lock(td);
1493
1494 again:
1495         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1496                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1497         else if (!queue_full(td)) {
1498                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1499
1500                 io_u->file = NULL;
1501                 io_u->buflen = 0;
1502                 io_u->resid = 0;
1503                 io_u->end_io = NULL;
1504         }
1505
1506         if (io_u) {
1507                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1508                 io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1509                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1510                                  IO_U_F_VER_LIST);
1511
1512                 io_u->error = 0;
1513                 io_u->acct_ddir = -1;
1514                 td->cur_depth++;
1515                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1516                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1517                 io_u->ipo = NULL;
1518         } else if (td_async_processing(td)) {
1519                 /*
1520                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1521                  * return one
1522                  */
1523                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1524                 ret = pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1525                 assert(ret == 0);
1526                 goto again;
1527         }
1528
1529         td_io_u_unlock(td);
1530         return io_u;
1531 }
1532
1533 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1534 {
1535         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1536                 return false;
1537         if (!td->trim_entries)
1538                 return false;
1539
1540         if (td->trim_batch) {
1541                 td->trim_batch--;
1542                 if (get_next_trim(td, io_u))
1543                         return true;
1544         } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1545                      td->last_ddir != DDIR_READ) {
1546                 td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1547                 if (!td->trim_batch)
1548                         td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1549                 if (get_next_trim(td, io_u))
1550                         return true;
1551         }
1552
1553         return false;
1554 }
1555
1556 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1557 {
1558         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1559                 return false;
1560
1561         if (td->io_hist_len) {
1562                 int get_verify = 0;
1563
1564                 if (td->verify_batch)
1565                         get_verify = 1;
1566                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1567                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1568                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1569                         if (!td->verify_batch)
1570                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1571                         get_verify = 1;
1572                 }
1573
1574                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1575                         td->verify_batch--;
1576                         return true;
1577                 }
1578         }
1579
1580         return false;
1581 }
1582
1583 /*
1584  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1585  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1586  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1587  * we can expect from a device.
1588  */
1589 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1590 {
1591         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen >> 9;
1592         unsigned int offset;
1593         uint64_t boffset, *iptr;
1594         char *p;
1595
1596         if (!nr_blocks)
1597                 return;
1598
1599         p = io_u->xfer_buf;
1600         boffset = io_u->offset;
1601
1602         if (io_u->buf_filled_len)
1603                 io_u->buf_filled_len = 0;
1604
1605         /*
1606          * Generate random index between 0..7. We do chunks of 512b, if
1607          * we assume a cacheline is 64 bytes, then we have 8 of those.
1608          * Scramble content within the blocks in the same cacheline to
1609          * speed things up.
1610          */
1611         offset = (io_u->start_time.tv_nsec ^ boffset) & 7;
1612
1613         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1614                 /*
1615                  * Fill offset into start of cacheline, time into end
1616                  * of cacheline
1617                  */
1618                 iptr = (void *) p + (offset << 6);
1619                 *iptr = boffset;
1620
1621                 iptr = (void *) p + 64 - 2 * sizeof(uint64_t);
1622                 iptr[0] = io_u->start_time.tv_sec;
1623                 iptr[1] = io_u->start_time.tv_nsec;
1624
1625                 p += 512;
1626                 boffset += 512;
1627         }
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1632  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped, populated and submitted.
1633  */
1634 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1635 {
1636         struct fio_file *f;
1637         struct io_u *io_u;
1638         int do_scramble = 0;
1639         long ret = 0;
1640
1641         io_u = __get_io_u(td);
1642         if (!io_u) {
1643                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1644                 return NULL;
1645         }
1646
1647         if (check_get_verify(td, io_u))
1648                 goto out;
1649         if (check_get_trim(td, io_u))
1650                 goto out;
1651
1652         /*
1653          * from a requeue, io_u already setup
1654          */
1655         if (io_u->file)
1656                 goto out;
1657
1658         /*
1659          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1660          */
1661         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1662                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1663                         goto err_put;
1664         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1665                 ret = -EBUSY;
1666                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1667                 goto err_put;
1668         }
1669
1670         f = io_u->file;
1671         if (!f) {
1672                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1673                 goto err_put;
1674         }
1675
1676         assert(fio_file_open(f));
1677
1678         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1679                 if (!io_u->buflen && !td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO)) {
1680                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1681                         goto err_put;
1682                 }
1683
1684                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1685                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1686
1687                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1688                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1689                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1690                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1691                                         io_u->buflen);
1692                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1693                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS) &&
1694                                    !(td->flags & TD_F_DO_VERIFY))
1695                                 do_scramble = 1;
1696                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1697                         /*
1698                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1699                          * buffer is used for writes it is refilled.
1700                          */
1701                         io_u->buf_filled_len = 0;
1702                 }
1703         }
1704
1705         /*
1706          * Set io data pointers.
1707          */
1708         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1709         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1710
1711 out:
1712         assert(io_u->file);
1713         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1714                 if (!td->o.disable_lat)
1715                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1716
1717                 if (do_scramble)
1718                         small_content_scramble(io_u);
1719
1720                 return io_u;
1721         }
1722 err_put:
1723         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1724         put_io_u(td, io_u);
1725         return ERR_PTR(ret);
1726 }
1727
1728 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1729 {
1730         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1731
1732         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1733                 return;
1734
1735         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1736                 io_u->file ? " on file " : "",
1737                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1738                 strerror(io_u->error),
1739                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1740                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1741
1742         if (td->io_ops->errdetails) {
1743                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1744
1745                 log_err("fio: %s\n", err);
1746                 free(err);
1747         }
1748
1749         if (!td->error)
1750                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1751 }
1752
1753 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1754 {
1755         __io_u_log_error(td, io_u);
1756         if (td->parent)
1757                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1758 }
1759
1760 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1761 {
1762         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1763                         || td->o.gtod_reduce;
1764 }
1765
1766 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1767                                   struct io_completion_data *icd,
1768                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1769 {
1770         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1771         unsigned long long llnsec = 0;
1772
1773         if (td->parent)
1774                 td = td->parent;
1775
1776         if (!td->o.stats || td_ioengine_flagged(td, FIO_NOSTATS))
1777                 return;
1778
1779         if (no_reduce)
1780                 llnsec = ntime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1781
1782         if (!td->o.disable_lat) {
1783                 unsigned long long tnsec;
1784
1785                 tnsec = ntime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1786                 add_lat_sample(td, idx, tnsec, bytes, io_u->offset);
1787
1788                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1789                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1790
1791                         if (ops->io_u_lat)
1792                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tnsec);
1793                 }
1794
1795                 if (td->o.max_latency && tnsec > td->o.max_latency)
1796                         lat_fatal(td, icd, tnsec, td->o.max_latency);
1797                 if (td->o.latency_target && tnsec > td->o.latency_target) {
1798                         if (lat_target_failed(td))
1799                                 lat_fatal(td, icd, tnsec, td->o.latency_target);
1800                 }
1801         }
1802
1803         if (ddir_rw(idx)) {
1804                 if (!td->o.disable_clat) {
1805                         add_clat_sample(td, idx, llnsec, bytes, io_u->offset);
1806                         io_u_mark_latency(td, llnsec);
1807                 }
1808
1809                 if (!td->o.disable_bw && per_unit_log(td->bw_log))
1810                         add_bw_sample(td, io_u, bytes, llnsec);
1811
1812                 if (no_reduce && per_unit_log(td->iops_log))
1813                         add_iops_sample(td, io_u, bytes);
1814         } else if (ddir_sync(idx) && !td->o.disable_clat)
1815                 add_sync_clat_sample(&td->ts, llnsec);
1816
1817         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1818                 uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1819                 if (BLOCK_INFO_STATE(*info) < BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE) {
1820                         if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1821                                 *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED,
1822                                                 BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1823                         } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1824                                 *info = BLOCK_INFO_SET_STATE(BLOCK_STATE_WRITTEN,
1825                                                                 *info);
1826                         }
1827                 }
1828         }
1829 }
1830
1831 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
1832                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
1833 {
1834         int idx;
1835
1836         if (!f)
1837                 return;
1838
1839         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
1840                 f->first_write = offset;
1841         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
1842                 f->last_write = offset + bytes;
1843
1844         if (!f->last_write_comp)
1845                 return;
1846
1847         idx = f->last_write_idx++;
1848         f->last_write_comp[idx] = offset;
1849         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
1850                 f->last_write_idx = 0;
1851 }
1852
1853 static bool should_account(struct thread_data *td)
1854 {
1855         return ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1856                                            td->runstate == TD_VERIFYING);
1857 }
1858
1859 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1860                          struct io_completion_data *icd)
1861 {
1862         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1863         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1864         struct fio_file *f = io_u->file;
1865
1866         dprint_io_u(io_u, "complete");
1867
1868         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1869         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1870
1871         /*
1872          * Mark IO ok to verify
1873          */
1874         if (io_u->ipo) {
1875                 /*
1876                  * Remove errored entry from the verification list
1877                  */
1878                 if (io_u->error)
1879                         unlog_io_piece(td, io_u);
1880                 else {
1881                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1882                         write_barrier();
1883                 }
1884         }
1885
1886         if (ddir_sync(ddir)) {
1887                 td->last_was_sync = true;
1888                 if (f) {
1889                         f->first_write = -1ULL;
1890                         f->last_write = -1ULL;
1891                 }
1892                 if (should_account(td))
1893                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, io_u->buflen);
1894                 return;
1895         }
1896
1897         td->last_was_sync = false;
1898         td->last_ddir = ddir;
1899
1900         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1901                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1902                 int ret;
1903
1904                 td->io_blocks[ddir]++;
1905                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1906
1907                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST)) {
1908                         td->this_io_blocks[ddir]++;
1909                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1910                 }
1911
1912                 if (ddir == DDIR_WRITE)
1913                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
1914
1915                 if (should_account(td))
1916                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1917
1918                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1919
1920                 if (io_u->end_io) {
1921                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1922                         io_u = *io_u_ptr;
1923                         if (ret && !icd->error)
1924                                 icd->error = ret;
1925                 }
1926         } else if (io_u->error) {
1927                 icd->error = io_u->error;
1928                 io_u_log_error(td, io_u);
1929         }
1930         if (icd->error) {
1931                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1932
1933                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1934                         return;
1935
1936                 /*
1937                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1938                  * and clear all the errors.
1939                  */
1940                 update_error_count(td, icd->error);
1941                 td_clear_error(td);
1942                 icd->error = 0;
1943                 if (io_u)
1944                         io_u->error = 0;
1945         }
1946 }
1947
1948 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1949                      int nr)
1950 {
1951         int ddir;
1952
1953         if (!gtod_reduce(td))
1954                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1955
1956         icd->nr = nr;
1957
1958         icd->error = 0;
1959         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1960                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1961 }
1962
1963 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1964                           struct io_completion_data *icd)
1965 {
1966         struct io_u *io_u;
1967         int i;
1968
1969         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1970                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1971
1972                 io_completed(td, &io_u, icd);
1973
1974                 if (io_u)
1975                         put_io_u(td, io_u);
1976         }
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Complete a single io_u for the sync engines.
1981  */
1982 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1983 {
1984         struct io_completion_data icd;
1985         int ddir;
1986
1987         init_icd(td, &icd, 1);
1988         io_completed(td, &io_u, &icd);
1989
1990         if (io_u)
1991                 put_io_u(td, io_u);
1992
1993         if (icd.error) {
1994                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1995                 return -1;
1996         }
1997
1998         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1999                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
2000
2001         return 0;
2002 }
2003
2004 /*
2005  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
2006  */
2007 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
2008 {
2009         struct io_completion_data icd;
2010         struct timespec *tvp = NULL;
2011         int ret, ddir;
2012         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
2013
2014         dprint(FD_IO, "io_u_queued_complete: min=%d\n", min_evts);
2015
2016         if (!min_evts)
2017                 tvp = &ts;
2018         else if (min_evts > td->cur_depth)
2019                 min_evts = td->cur_depth;
2020
2021         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
2022          * set incorrectly */
2023         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
2024         if (ret < 0) {
2025                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
2026                 return ret;
2027         } else if (!ret)
2028                 return ret;
2029
2030         init_icd(td, &icd, ret);
2031         ios_completed(td, &icd);
2032         if (icd.error) {
2033                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
2034                 return -1;
2035         }
2036
2037         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2038                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
2039
2040         return ret;
2041 }
2042
2043 /*
2044  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
2045  */
2046 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2047 {
2048         if (!td->o.disable_slat && ramp_time_over(td) && td->o.stats) {
2049                 unsigned long slat_time;
2050
2051                 slat_time = ntime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
2052
2053                 if (td->parent)
2054                         td = td->parent;
2055
2056                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
2057                                 io_u->offset);
2058         }
2059 }
2060
2061 /*
2062  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
2063  */
2064 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
2065 {
2066         unsigned int v;
2067
2068         if (!td->o.dedupe_percentage)
2069                 return &td->buf_state;
2070         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
2071                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
2072                 return &td->buf_state;
2073         }
2074
2075         v = rand32_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
2076
2077         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
2078                 return &td->buf_state_prev;
2079
2080         return &td->buf_state;
2081 }
2082
2083 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
2084 {
2085         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
2086                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
2087         else if (rs == &td->buf_state)
2088                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
2089 }
2090
2091 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
2092                     unsigned int max_bs)
2093 {
2094         struct thread_options *o = &td->o;
2095
2096         if (o->mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
2097                 return;
2098
2099         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
2100                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
2101                 struct frand_state *rs;
2102                 unsigned int left = max_bs;
2103                 unsigned int this_write;
2104
2105                 do {
2106                         rs = get_buf_state(td);
2107
2108                         min_write = min(min_write, left);
2109
2110                         if (perc) {
2111                                 this_write = min_not_zero(min_write,
2112                                                         td->o.compress_chunk);
2113
2114                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2115                                         this_write, this_write,
2116                                         o->buffer_pattern,
2117                                         o->buffer_pattern_bytes);
2118                         } else {
2119                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
2120                                 this_write = min_write;
2121                         }
2122
2123                         buf += this_write;
2124                         left -= this_write;
2125                         save_buf_state(td, rs);
2126                 } while (left);
2127         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2128                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2129         else if (o->zero_buffers)
2130                 memset(buf, 0, max_bs);
2131         else
2132                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * "randomly" fill the buffer contents
2137  */
2138 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2139                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
2140 {
2141         io_u->buf_filled_len = 0;
2142         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2143 }
2144
2145 static int do_sync_file_range(const struct thread_data *td,
2146                               struct fio_file *f)
2147 {
2148         off64_t offset, nbytes;
2149
2150         offset = f->first_write;
2151         nbytes = f->last_write - f->first_write;
2152
2153         if (!nbytes)
2154                 return 0;
2155
2156         return sync_file_range(f->fd, offset, nbytes, td->o.sync_file_range);
2157 }
2158
2159 int do_io_u_sync(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2160 {
2161         int ret;
2162
2163         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
2164                 ret = fsync(io_u->file->fd);
2165         } else if (io_u->ddir == DDIR_DATASYNC) {
2166 #ifdef CONFIG_FDATASYNC
2167                 ret = fdatasync(io_u->file->fd);
2168 #else
2169                 ret = io_u->xfer_buflen;
2170                 io_u->error = EINVAL;
2171 #endif
2172         } else if (io_u->ddir == DDIR_SYNC_FILE_RANGE)
2173                 ret = do_sync_file_range(td, io_u->file);
2174         else {
2175                 ret = io_u->xfer_buflen;
2176                 io_u->error = EINVAL;
2177         }
2178
2179         if (ret < 0)
2180                 io_u->error = errno;
2181
2182         return ret;
2183 }
2184
2185 int do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2186 {
2187 #ifndef FIO_HAVE_TRIM
2188         io_u->error = EINVAL;
2189         return 0;
2190 #else
2191         struct fio_file *f = io_u->file;
2192         int ret;
2193
2194         ret = os_trim(f, io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
2195         if (!ret)
2196                 return io_u->xfer_buflen;
2197
2198         io_u->error = ret;
2199         return 0;
2200 #endif
2201 }