Wire up pmemblk
[fio.git] / io_u.c
1 #include <unistd.h>
2 #include <fcntl.h>
3 #include <string.h>
4 #include <signal.h>
5 #include <time.h>
6 #include <assert.h>
7
8 #include "fio.h"
9 #include "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 #include "lib/pow2.h"
16 #include "minmax.h"
17
18 struct io_completion_data {
19         int nr;                         /* input */
20
21         int error;                      /* output */
22         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
23         struct timeval time;            /* output */
24 };
25
26 /*
27  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
28  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
29  */
30 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
31 {
32         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
33 }
34
35 /*
36  * Mark a given offset as used in the map.
37  */
38 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
39 {
40         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
41         struct fio_file *f = io_u->file;
42         unsigned int nr_blocks;
43         uint64_t block;
44
45         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
46         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
47
48         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
49                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
50
51         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
52                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
53 }
54
55 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
56                            enum fio_ddir ddir)
57 {
58         uint64_t max_blocks;
59         uint64_t max_size;
60
61         assert(ddir_rw(ddir));
62
63         /*
64          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
65          */
66         max_size = f->io_size;
67         if (max_size > f->real_file_size)
68                 max_size = f->real_file_size;
69
70         if (td->o.zone_range)
71                 max_size = td->o.zone_range;
72
73         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
74                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
75
76         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
77         if (!max_blocks)
78                 return 0;
79
80         return max_blocks;
81 }
82
83 struct rand_off {
84         struct flist_head list;
85         uint64_t off;
86 };
87
88 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
89                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
90                                   uint64_t lastb)
91 {
92         uint64_t r;
93
94         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
95             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
96
97                 r = __rand(&td->random_state);
98
99                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
100
101                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
102         } else {
103                 uint64_t off = 0;
104
105                 assert(fio_file_lfsr(f));
106
107                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
108                         return 1;
109
110                 *b = off;
111         }
112
113         /*
114          * if we are not maintaining a random map, we are done.
115          */
116         if (!file_randommap(td, f))
117                 goto ret;
118
119         /*
120          * calculate map offset and check if it's free
121          */
122         if (random_map_free(f, *b))
123                 goto ret;
124
125         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
126                                                 (unsigned long long) *b);
127
128         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
129         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
130                 return 1;
131 ret:
132         return 0;
133 }
134
135 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
136                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
137                                        uint64_t *b)
138 {
139         *b = zipf_next(&f->zipf);
140         return 0;
141 }
142
143 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
144                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
145                                          uint64_t *b)
146 {
147         *b = pareto_next(&f->zipf);
148         return 0;
149 }
150
151 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
152                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
153                                         uint64_t *b)
154 {
155         *b = gauss_next(&f->gauss);
156         return 0;
157 }
158
159 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
160                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
161                                         uint64_t *b)
162 {
163         unsigned int v, send, stotal;
164         uint64_t offset, lastb;
165         static int warned;
166         struct zone_split_index *zsi;
167
168         lastb = last_block(td, f, ddir);
169         if (!lastb)
170                 return 1;
171
172         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
173 bail:
174                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
175         }
176
177         /*
178          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
179          */
180         v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
181
182         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
183         stotal = zsi->size_perc_prev;
184         send = zsi->size_perc;
185
186         /*
187          * Should never happen
188          */
189         if (send == -1U) {
190                 if (!warned) {
191                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
192                         warned = 1;
193                 }
194                 goto bail;
195         }
196
197         /*
198          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
199          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
200          * the start, in percent.
201          */
202         if (stotal)
203                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
204         else
205                 offset = 0;
206
207         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
208
209         /*
210          * Generate index from 0..send-of-lastb
211          */
212         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
213                 return 1;
214
215         /*
216          * Add our start offset, if any
217          */
218         if (offset)
219                 *b += offset;
220
221         return 0;
222 }
223
224 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
225 {
226         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
227         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
228
229         return r1->off - r2->off;
230 }
231
232 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
233                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
234 {
235         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
236                 uint64_t lastb;
237
238                 lastb = last_block(td, f, ddir);
239                 if (!lastb)
240                         return 1;
241
242                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
243         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
244                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
245         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
246                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
247         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
248                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
249         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
250                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
251
252         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
253         return 1;
254 }
255
256 /*
257  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
258  * specified.
259  */
260 static inline bool should_sort_io(struct thread_data *td)
261 {
262         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
263                 return false;
264         if (!td_random(td))
265                 return false;
266         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
267                 return false;
268         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
269             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64)
270                 return false;
271
272         return true;
273 }
274
275 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
276 {
277         unsigned int v;
278
279         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
280                 return true;
281
282         v = rand32_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
283
284         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
285 }
286
287 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
288                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
289 {
290         struct rand_off *r;
291         int i, ret = 1;
292
293         if (!should_sort_io(td))
294                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
295
296         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
297 fetch:
298                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
299                 flist_del(&r->list);
300                 *b = r->off;
301                 free(r);
302                 return 0;
303         }
304
305         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
306                 r = malloc(sizeof(*r));
307
308                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
309                 if (ret) {
310                         free(r);
311                         break;
312                 }
313
314                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
315         }
316
317         if (ret && !i)
318                 return ret;
319
320         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
321         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
322         goto fetch;
323 }
324
325 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
326                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
327 {
328         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
329                 return 0;
330
331         if (td->o.time_based) {
332                 fio_file_reset(td, f);
333                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
334                         return 0;
335         }
336
337         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
338                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
339                         (unsigned long long) f->real_file_size);
340         return 1;
341 }
342
343 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
344                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
345 {
346         struct thread_options *o = &td->o;
347
348         assert(ddir_rw(ddir));
349
350         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
351             o->time_based) {
352                 struct thread_options *o = &td->o;
353                 uint64_t io_size = f->io_size + (f->io_size % o->min_bs[ddir]);
354
355                 if (io_size > f->last_pos[ddir])
356                         f->last_pos[ddir] = 0;
357                 else
358                         f->last_pos[ddir] = f->last_pos[ddir] - io_size;
359         }
360
361         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
362                 uint64_t pos;
363
364                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
365                         f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
366
367                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
368                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
369                         pos += o->ddir_seq_add;
370
371                         /*
372                          * If we reach beyond the end of the file
373                          * with holed IO, wrap around to the
374                          * beginning again.
375                          */
376                         if (pos >= f->real_file_size)
377                                 pos = f->file_offset;
378                 }
379
380                 *offset = pos;
381                 return 0;
382         }
383
384         return 1;
385 }
386
387 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
388                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
389                           unsigned int *is_random)
390 {
391         struct fio_file *f = io_u->file;
392         uint64_t b, offset;
393         int ret;
394
395         assert(ddir_rw(ddir));
396
397         b = offset = -1ULL;
398
399         if (rw_seq) {
400                 if (td_random(td)) {
401                         if (should_do_random(td, ddir)) {
402                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
403                                 *is_random = 1;
404                         } else {
405                                 *is_random = 0;
406                                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
407                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
408                                 if (ret)
409                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
410                         }
411                 } else {
412                         *is_random = 0;
413                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
414                 }
415         } else {
416                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
417                 *is_random = 0;
418
419                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
420                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
421                         if (ret) {
422                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
423                                 *is_random = 0;
424                         }
425                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
426                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
427                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
428                         else
429                                 offset = 0;
430                         ret = 0;
431                 } else {
432                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
433                         ret = 1;
434                 }
435         }
436
437         if (!ret) {
438                 if (offset != -1ULL)
439                         io_u->offset = offset;
440                 else if (b != -1ULL)
441                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
442                 else {
443                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
444                         ret = 1;
445                 }
446         }
447
448         return ret;
449 }
450
451 /*
452  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
453  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
454  * the last io issued.
455  */
456 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
457                              unsigned int *is_random)
458 {
459         struct fio_file *f = io_u->file;
460         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
461         int rw_seq_hit = 0;
462
463         assert(ddir_rw(ddir));
464
465         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
466                 rw_seq_hit = 1;
467                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
468         }
469
470         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
471                 return 1;
472
473         if (io_u->offset >= f->io_size) {
474                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
475                                         (unsigned long long) io_u->offset,
476                                         (unsigned long long) f->io_size);
477                 return 1;
478         }
479
480         io_u->offset += f->file_offset;
481         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
482                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
483                                         (unsigned long long) io_u->offset,
484                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
485                 return 1;
486         }
487
488         return 0;
489 }
490
491 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
492                            unsigned int *is_random)
493 {
494         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
495                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
496
497                 if (ops->fill_io_u_off)
498                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
499         }
500
501         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
502 }
503
504 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
505                              unsigned int buflen)
506 {
507         struct fio_file *f = io_u->file;
508
509         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
510 }
511
512 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
513                                       unsigned int is_random)
514 {
515         int ddir = io_u->ddir;
516         unsigned int buflen = 0;
517         unsigned int minbs, maxbs;
518         uint64_t frand_max;
519         unsigned long r;
520
521         assert(ddir_rw(ddir));
522
523         if (td->o.bs_is_seq_rand)
524                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
525
526         minbs = td->o.min_bs[ddir];
527         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
528
529         if (minbs == maxbs)
530                 return minbs;
531
532         /*
533          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
534          */
535         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
536                 return 0;
537
538         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state);
539         do {
540                 r = __rand(&td->bsrange_state);
541
542                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
543                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
544                                         (r / (frand_max + 1.0)));
545                         if (buflen < minbs)
546                                 buflen = minbs;
547                 } else {
548                         long perc = 0;
549                         unsigned int i;
550
551                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
552                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
553
554                                 buflen = bsp->bs;
555                                 perc += bsp->perc;
556                                 if ((r * 100UL <= frand_max * perc) &&
557                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
558                                         break;
559                         }
560                 }
561
562                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
563                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
564                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
565
566                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
567                         buflen &= ~(minbs - 1);
568
569         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
570
571         return buflen;
572 }
573
574 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
575                                     unsigned int is_random)
576 {
577         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
578                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
579
580                 if (ops->fill_io_u_size)
581                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
582         }
583
584         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
585 }
586
587 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
588 {
589         unsigned int diff;
590
591         /*
592          * we do time or byte based switch. this is needed because
593          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
594          * whereas reads do not.
595          */
596         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
597         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
598 }
599
600 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
601 {
602         unsigned int v;
603
604         v = rand32_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
605
606         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
607                 return DDIR_READ;
608
609         return DDIR_WRITE;
610 }
611
612 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
613 {
614         int completed = 0;
615
616         /*
617          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
618          * not to skew our latency numbers.
619          *
620          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
621          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
622          * io's that have been actually submitted to an async engine,
623          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
624          */
625         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
626                 int fio_unused ret;
627
628                 ret = td_io_commit(td);
629         }
630
631         while (td->io_u_in_flight) {
632                 int fio_unused ret;
633
634                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
635                 if (ret > 0)
636                         completed += ret;
637         }
638
639         return completed;
640 }
641
642 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
643 {
644         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
645         long usec, now;
646
647         assert(ddir_rw(ddir));
648         now = utime_since_now(&td->start);
649
650         /*
651          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
652          */
653         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
654                 return ddir;
655
656         /*
657          * We are ahead of rate in this direction. See if we
658          * should switch.
659          */
660         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
661                 /*
662                  * Other direction is behind rate, switch
663                  */
664                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
665                         return odir;
666
667                 /*
668                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min
669                  * switch if necissary
670                  */
671                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
672                         td->rate_next_io_time[odir]) {
673                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
674                 } else {
675                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
676                         ddir = odir;
677                 }
678         } else
679                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
680
681         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
682                 io_u_quiesce(td);
683
684         usec = usec_sleep(td, usec);
685
686         return ddir;
687 }
688
689 /*
690  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
691  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
692  * necessary.
693  */
694 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
695 {
696         enum fio_ddir ddir;
697
698         /*
699          * see if it's time to fsync
700          */
701         if (td->o.fsync_blocks &&
702            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
703              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
704                 return DDIR_SYNC;
705
706         /*
707          * see if it's time to fdatasync
708          */
709         if (td->o.fdatasync_blocks &&
710            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
711              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
712                 return DDIR_DATASYNC;
713
714         /*
715          * see if it's time to sync_file_range
716          */
717         if (td->sync_file_range_nr &&
718            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
719              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
720                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
721
722         if (td_rw(td)) {
723                 /*
724                  * Check if it's time to seed a new data direction.
725                  */
726                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
727                         /*
728                          * Put a top limit on how many bytes we do for
729                          * one data direction, to avoid overflowing the
730                          * ranges too much
731                          */
732                         ddir = get_rand_ddir(td);
733
734                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
735                                 set_rwmix_bytes(td);
736
737                         td->rwmix_ddir = ddir;
738                 }
739                 ddir = td->rwmix_ddir;
740         } else if (td_read(td))
741                 ddir = DDIR_READ;
742         else if (td_write(td))
743                 ddir = DDIR_WRITE;
744         else
745                 ddir = DDIR_TRIM;
746
747         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
748         return td->rwmix_ddir;
749 }
750
751 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
752 {
753         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
754
755         if (td_trimwrite(td)) {
756                 struct fio_file *f = io_u->file;
757                 if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
758                         ddir = DDIR_TRIM;
759                 else
760                         ddir = DDIR_WRITE;
761         }
762
763         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
764
765         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
766             td->o.barrier_blocks &&
767            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
768              td->io_issues[DDIR_WRITE])
769                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BARRIER);
770 }
771
772 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
773 {
774         unsigned int ret = put_file(td, f);
775
776         if (ret)
777                 td_verror(td, ret, "file close");
778 }
779
780 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
781 {
782         if (td->parent)
783                 td = td->parent;
784
785         td_io_u_lock(td);
786
787         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
788                 put_file_log(td, io_u->file);
789
790         io_u->file = NULL;
791         io_u_set(io_u, IO_U_F_FREE);
792
793         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
794                 td->cur_depth--;
795                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
796         }
797         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
798         td_io_u_unlock(td);
799         td_io_u_free_notify(td);
800 }
801
802 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
803 {
804         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT);
805         put_io_u(td, io_u);
806 }
807
808 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
809 {
810         struct io_u *__io_u = *io_u;
811         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
812
813         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
814
815         if (td->parent)
816                 td = td->parent;
817
818         td_io_u_lock(td);
819
820         io_u_set(__io_u, IO_U_F_FREE);
821         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
822                 td->io_issues[ddir]--;
823
824         io_u_clear(__io_u, IO_U_F_FLIGHT);
825         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
826                 td->cur_depth--;
827                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
828         }
829
830         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
831         td_io_u_unlock(td);
832         td_io_u_free_notify(td);
833         *io_u = NULL;
834 }
835
836 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
837 {
838         unsigned int is_random;
839
840         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
841                 goto out;
842
843         set_rw_ddir(td, io_u);
844
845         /*
846          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
847          */
848         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
849                 goto out;
850
851         /*
852          * See if it's time to switch to a new zone
853          */
854         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
855                 struct fio_file *f = io_u->file;
856
857                 td->zone_bytes = 0;
858                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
859
860                 /*
861                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
862                  */
863                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
864                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
865                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
866                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
867         }
868
869         /*
870          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
871          * position.
872          */
873         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
874                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
875                 return 1;
876         }
877
878         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
879         if (!io_u->buflen) {
880                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
881                 return 1;
882         }
883
884         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
885                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
886                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
887                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
888                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
889                 return 1;
890         }
891
892         /*
893          * mark entry before potentially trimming io_u
894          */
895         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
896                 mark_random_map(td, io_u);
897
898 out:
899         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
900         td->zone_bytes += io_u->buflen;
901         return 0;
902 }
903
904 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
905 {
906         int idx = 0;
907
908         switch (nr) {
909         default:
910                 idx = 6;
911                 break;
912         case 33 ... 64:
913                 idx = 5;
914                 break;
915         case 17 ... 32:
916                 idx = 4;
917                 break;
918         case 9 ... 16:
919                 idx = 3;
920                 break;
921         case 5 ... 8:
922                 idx = 2;
923                 break;
924         case 1 ... 4:
925                 idx = 1;
926         case 0:
927                 break;
928         }
929
930         map[idx]++;
931 }
932
933 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
934 {
935         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
936         td->ts.total_submit++;
937 }
938
939 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
940 {
941         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
942         td->ts.total_complete++;
943 }
944
945 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
946 {
947         int idx = 0;
948
949         switch (td->cur_depth) {
950         default:
951                 idx = 6;
952                 break;
953         case 32 ... 63:
954                 idx = 5;
955                 break;
956         case 16 ... 31:
957                 idx = 4;
958                 break;
959         case 8 ... 15:
960                 idx = 3;
961                 break;
962         case 4 ... 7:
963                 idx = 2;
964                 break;
965         case 2 ... 3:
966                 idx = 1;
967         case 1:
968                 break;
969         }
970
971         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
972 }
973
974 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
975 {
976         int idx = 0;
977
978         assert(usec < 1000);
979
980         switch (usec) {
981         case 750 ... 999:
982                 idx = 9;
983                 break;
984         case 500 ... 749:
985                 idx = 8;
986                 break;
987         case 250 ... 499:
988                 idx = 7;
989                 break;
990         case 100 ... 249:
991                 idx = 6;
992                 break;
993         case 50 ... 99:
994                 idx = 5;
995                 break;
996         case 20 ... 49:
997                 idx = 4;
998                 break;
999         case 10 ... 19:
1000                 idx = 3;
1001                 break;
1002         case 4 ... 9:
1003                 idx = 2;
1004                 break;
1005         case 2 ... 3:
1006                 idx = 1;
1007         case 0 ... 1:
1008                 break;
1009         }
1010
1011         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1012         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1013 }
1014
1015 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
1016 {
1017         int idx = 0;
1018
1019         switch (msec) {
1020         default:
1021                 idx = 11;
1022                 break;
1023         case 1000 ... 1999:
1024                 idx = 10;
1025                 break;
1026         case 750 ... 999:
1027                 idx = 9;
1028                 break;
1029         case 500 ... 749:
1030                 idx = 8;
1031                 break;
1032         case 250 ... 499:
1033                 idx = 7;
1034                 break;
1035         case 100 ... 249:
1036                 idx = 6;
1037                 break;
1038         case 50 ... 99:
1039                 idx = 5;
1040                 break;
1041         case 20 ... 49:
1042                 idx = 4;
1043                 break;
1044         case 10 ... 19:
1045                 idx = 3;
1046                 break;
1047         case 4 ... 9:
1048                 idx = 2;
1049                 break;
1050         case 2 ... 3:
1051                 idx = 1;
1052         case 0 ... 1:
1053                 break;
1054         }
1055
1056         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1057         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1058 }
1059
1060 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
1061 {
1062         if (usec < 1000)
1063                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
1064         else
1065                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Get next file to service by choosing one at random
1070  */
1071 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1072                                            enum fio_file_flags goodf,
1073                                            enum fio_file_flags badf)
1074 {
1075         uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1076         struct fio_file *f;
1077         int fno;
1078
1079         do {
1080                 int opened = 0;
1081                 unsigned long r;
1082
1083                 r = __rand(&td->next_file_state);
1084                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1085                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1086
1087                 f = td->files[fno];
1088                 if (fio_file_done(f))
1089                         continue;
1090
1091                 if (!fio_file_open(f)) {
1092                         int err;
1093
1094                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1095                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1096
1097                         err = td_io_open_file(td, f);
1098                         if (err)
1099                                 continue;
1100                         opened = 1;
1101                 }
1102
1103                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1104                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1105                         return f;
1106                 }
1107                 if (opened)
1108                         td_io_close_file(td, f);
1109         } while (1);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1114  */
1115 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1116                                          int badf)
1117 {
1118         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1119         struct fio_file *f;
1120
1121         do {
1122                 int opened = 0;
1123
1124                 f = td->files[td->next_file];
1125
1126                 td->next_file++;
1127                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1128                         td->next_file = 0;
1129
1130                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1131                 if (fio_file_done(f)) {
1132                         f = NULL;
1133                         continue;
1134                 }
1135
1136                 if (!fio_file_open(f)) {
1137                         int err;
1138
1139                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1140                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1141
1142                         err = td_io_open_file(td, f);
1143                         if (err) {
1144                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1145                                         err, f->file_name);
1146                                 f = NULL;
1147                                 continue;
1148                         }
1149                         opened = 1;
1150                 }
1151
1152                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1153                                                                 f->flags);
1154                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1155                         break;
1156
1157                 if (opened)
1158                         td_io_close_file(td, f);
1159
1160                 f = NULL;
1161         } while (td->next_file != old_next_file);
1162
1163         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1164         return f;
1165 }
1166
1167 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1168 {
1169         struct fio_file *f;
1170
1171         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1172
1173         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1174                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1175                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1176                                                   td->nr_done_files,
1177                                                   td->o.nr_files);
1178                 return NULL;
1179         }
1180
1181         f = td->file_service_file;
1182         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1183                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1184                         goto out;
1185                 if (td->file_service_left--)
1186                         goto out;
1187         }
1188
1189         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1190             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1191                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1192         else
1193                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1194
1195         if (IS_ERR(f))
1196                 return f;
1197
1198         td->file_service_file = f;
1199         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1200 out:
1201         if (f)
1202                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1203         else
1204                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1205         return f;
1206 }
1207
1208 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1209 {
1210         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1211                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1212
1213                 if (ops->get_next_file)
1214                         return ops->get_next_file(td);
1215         }
1216
1217         return __get_next_file(td);
1218 }
1219
1220 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1221 {
1222         struct fio_file *f;
1223
1224         do {
1225                 f = get_next_file(td);
1226                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1227                         return PTR_ERR(f);
1228
1229                 io_u->file = f;
1230                 get_file(f);
1231
1232                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1233                         break;
1234
1235                 put_file_log(td, f);
1236                 td_io_close_file(td, f);
1237                 io_u->file = NULL;
1238                 fio_file_set_done(f);
1239                 td->nr_done_files++;
1240                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1241                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1242         } while (1);
1243
1244         return 0;
1245 }
1246
1247 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1248                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1249 {
1250         if (!td->error)
1251                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1252         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1253         icd->error = ETIMEDOUT;
1254 }
1255
1256 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1257 {
1258         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1259         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1260         td->latency_failed = 0;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1265  * are at QD=1, then it's time to give up.
1266  */
1267 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1268 {
1269         if (td->latency_qd == 1)
1270                 return true;
1271
1272         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1273
1274         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1275                 td->latency_qd_low--;
1276
1277         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1278
1279         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1280
1281         /*
1282          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1283          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1284          */
1285         io_u_quiesce(td);
1286         lat_new_cycle(td);
1287         return false;
1288 }
1289
1290 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1291 {
1292         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1293                 return __lat_target_failed(td);
1294
1295         td->latency_failed++;
1296         return false;
1297 }
1298
1299 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1300 {
1301         td->latency_end_run = 0;
1302
1303         if (td->o.latency_target) {
1304                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1305                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1306                 td->latency_qd = 1;
1307                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1308                 td->latency_qd_low = 1;
1309                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1310         } else
1311                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1312 }
1313
1314 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1315 {
1316         if (!td->latency_end_run)
1317                 lat_target_init(td);
1318 }
1319
1320 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1321 {
1322         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1323         struct thread_options *o = &td->o;
1324
1325         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1326
1327         /*
1328          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1329          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1330          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1331          */
1332         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1333                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1334         else
1335                 td->latency_qd *= 2;
1336
1337         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1338                 td->latency_qd = o->iodepth;
1339
1340         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1341
1342         /*
1343          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1344          * we get only the results from the targeted depth.
1345          */
1346         if (td->latency_qd == qd) {
1347                 if (td->latency_end_run) {
1348                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1349                         td->done = 1;
1350                 } else {
1351                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1352                         io_u_quiesce(td);
1353                         td->latency_end_run = 1;
1354                         reset_all_stats(td);
1355                         reset_io_stats(td);
1356                 }
1357         }
1358
1359         lat_new_cycle(td);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Check if we can bump the queue depth
1364  */
1365 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1366 {
1367         uint64_t usec_window;
1368         uint64_t ios;
1369         double success_ios;
1370
1371         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1372         if (usec_window < td->o.latency_window)
1373                 return;
1374
1375         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1376         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1377         success_ios *= 100.0;
1378
1379         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1380
1381         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1382                 lat_target_success(td);
1383         else
1384                 __lat_target_failed(td);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1389  * using the full queue depth available.
1390  */
1391 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1392 {
1393         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1394
1395         if (qempty)
1396                 return true;
1397         if (!td->o.latency_target)
1398                 return false;
1399
1400         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1401 }
1402
1403 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1404 {
1405         struct io_u *io_u = NULL;
1406
1407         if (td->stop_io)
1408                 return NULL;
1409
1410         td_io_u_lock(td);
1411
1412 again:
1413         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1414                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1415         else if (!queue_full(td)) {
1416                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1417
1418                 io_u->file = NULL;
1419                 io_u->buflen = 0;
1420                 io_u->resid = 0;
1421                 io_u->end_io = NULL;
1422         }
1423
1424         if (io_u) {
1425                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1426                 io_u_clear(io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1427                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1428                                  IO_U_F_VER_LIST);
1429
1430                 io_u->error = 0;
1431                 io_u->acct_ddir = -1;
1432                 td->cur_depth++;
1433                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1434                 io_u_set(io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1435                 io_u->ipo = NULL;
1436         } else if (td_async_processing(td)) {
1437                 /*
1438                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1439                  * return one
1440                  */
1441                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1442                 assert(!pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock));
1443                 goto again;
1444         }
1445
1446         td_io_u_unlock(td);
1447         return io_u;
1448 }
1449
1450 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1451 {
1452         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1453                 return false;
1454
1455         if (td->trim_entries) {
1456                 int get_trim = 0;
1457
1458                 if (td->trim_batch) {
1459                         td->trim_batch--;
1460                         get_trim = 1;
1461                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1462                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1463                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1464                         if (!td->trim_batch)
1465                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1466                         get_trim = 1;
1467                 }
1468
1469                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1470                         return true;
1471         }
1472
1473         return false;
1474 }
1475
1476 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1477 {
1478         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1479                 return false;
1480
1481         if (td->io_hist_len) {
1482                 int get_verify = 0;
1483
1484                 if (td->verify_batch)
1485                         get_verify = 1;
1486                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1487                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1488                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1489                         if (!td->verify_batch)
1490                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1491                         get_verify = 1;
1492                 }
1493
1494                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1495                         td->verify_batch--;
1496                         return true;
1497                 }
1498         }
1499
1500         return false;
1501 }
1502
1503 /*
1504  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1505  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1506  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1507  * we can expect from a device.
1508  */
1509 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1510 {
1511         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1512         uint64_t boffset;
1513         unsigned int offset;
1514         void *p, *end;
1515
1516         if (!nr_blocks)
1517                 return;
1518
1519         p = io_u->xfer_buf;
1520         boffset = io_u->offset;
1521         io_u->buf_filled_len = 0;
1522
1523         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1524                 /*
1525                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1526                  * the buffer, given by the product of the usec time
1527                  * and the actual offset.
1528                  */
1529                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1530                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1531                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1532                         offset -= sizeof(uint64_t);
1533                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1534
1535                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1536                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1537                 p += 512;
1538                 boffset += 512;
1539         }
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1544  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1545  */
1546 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1547 {
1548         struct fio_file *f;
1549         struct io_u *io_u;
1550         int do_scramble = 0;
1551         long ret = 0;
1552
1553         io_u = __get_io_u(td);
1554         if (!io_u) {
1555                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1556                 return NULL;
1557         }
1558
1559         if (check_get_verify(td, io_u))
1560                 goto out;
1561         if (check_get_trim(td, io_u))
1562                 goto out;
1563
1564         /*
1565          * from a requeue, io_u already setup
1566          */
1567         if (io_u->file)
1568                 goto out;
1569
1570         /*
1571          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1572          */
1573         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1574                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1575                         goto err_put;
1576         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1577                 ret = -EBUSY;
1578                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1579                 goto err_put;
1580         }
1581
1582         f = io_u->file;
1583         if (!f) {
1584                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1585                 goto err_put;
1586         }
1587
1588         assert(fio_file_open(f));
1589
1590         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1591                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1592                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1593                         goto err_put;
1594                 }
1595
1596                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1597                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1598
1599                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1600                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1601                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1602                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1603                                         io_u->buflen);
1604                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1605                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1606                                 do_scramble = 1;
1607                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1608                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1609                                 do_scramble = 0;
1610                         }
1611                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1612                         /*
1613                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1614                          * buffer is used for writes it is refilled.
1615                          */
1616                         io_u->buf_filled_len = 0;
1617                 }
1618         }
1619
1620         /*
1621          * Set io data pointers.
1622          */
1623         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1624         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1625
1626 out:
1627         assert(io_u->file);
1628         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1629                 if (!td->o.disable_lat)
1630                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1631                 if (do_scramble)
1632                         small_content_scramble(io_u);
1633                 return io_u;
1634         }
1635 err_put:
1636         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1637         put_io_u(td, io_u);
1638         return ERR_PTR(ret);
1639 }
1640
1641 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1642 {
1643         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1644
1645         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1646                 return;
1647
1648         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1649                 io_u->file ? " on file " : "",
1650                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1651                 strerror(io_u->error),
1652                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1653                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1654
1655         if (td->io_ops->errdetails) {
1656                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1657
1658                 log_err("fio: %s\n", err);
1659                 free(err);
1660         }
1661
1662         if (!td->error)
1663                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1664 }
1665
1666 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1667 {
1668         __io_u_log_error(td, io_u);
1669         if (td->parent)
1670                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1671 }
1672
1673 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1674 {
1675         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1676                         || td->o.gtod_reduce;
1677 }
1678
1679 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1680                                   struct io_completion_data *icd,
1681                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1682 {
1683         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1684         unsigned long lusec = 0;
1685
1686         if (td->parent)
1687                 td = td->parent;
1688
1689         if (no_reduce)
1690                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1691
1692         if (!td->o.disable_lat) {
1693                 unsigned long tusec;
1694
1695                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1696                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1697
1698                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1699                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1700
1701                         if (ops->io_u_lat)
1702                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1703                 }
1704
1705                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1706                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1707                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1708                         if (lat_target_failed(td))
1709                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1710                 }
1711         }
1712
1713         if (!td->o.disable_clat) {
1714                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1715                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1716         }
1717
1718         if (!td->o.disable_bw)
1719                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1720
1721         if (no_reduce)
1722                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1723
1724         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1725                 uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1726                 if (BLOCK_INFO_STATE(*info) < BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE) {
1727                         if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1728                                 *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED,
1729                                                 BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1730                         } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1731                                 *info = BLOCK_INFO_SET_STATE(BLOCK_STATE_WRITTEN,
1732                                                                 *info);
1733                         }
1734                 }
1735         }
1736 }
1737
1738 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
1739                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
1740 {
1741         int idx;
1742
1743         if (!f)
1744                 return;
1745
1746         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
1747                 f->first_write = offset;
1748         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
1749                 f->last_write = offset + bytes;
1750
1751         if (!f->last_write_comp)
1752                 return;
1753
1754         idx = f->last_write_idx++;
1755         f->last_write_comp[idx] = offset;
1756         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
1757                 f->last_write_idx = 0;
1758 }
1759
1760 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1761                          struct io_completion_data *icd)
1762 {
1763         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1764         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1765         struct fio_file *f = io_u->file;
1766
1767         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1768
1769         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1770         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1771
1772         /*
1773          * Mark IO ok to verify
1774          */
1775         if (io_u->ipo) {
1776                 /*
1777                  * Remove errored entry from the verification list
1778                  */
1779                 if (io_u->error)
1780                         unlog_io_piece(td, io_u);
1781                 else {
1782                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1783                         write_barrier();
1784                 }
1785         }
1786
1787         if (ddir_sync(ddir)) {
1788                 td->last_was_sync = 1;
1789                 if (f) {
1790                         f->first_write = -1ULL;
1791                         f->last_write = -1ULL;
1792                 }
1793                 return;
1794         }
1795
1796         td->last_was_sync = 0;
1797         td->last_ddir = ddir;
1798
1799         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1800                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1801                 int ret;
1802
1803                 td->io_blocks[ddir]++;
1804                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1805                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1806
1807                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1808                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1809
1810                 if (ddir == DDIR_WRITE)
1811                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
1812
1813                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1814                                            td->runstate == TD_VERIFYING))
1815                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1816
1817                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1818
1819                 if (io_u->end_io) {
1820                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1821                         io_u = *io_u_ptr;
1822                         if (ret && !icd->error)
1823                                 icd->error = ret;
1824                 }
1825         } else if (io_u->error) {
1826                 icd->error = io_u->error;
1827                 io_u_log_error(td, io_u);
1828         }
1829         if (icd->error) {
1830                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1831
1832                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1833                         return;
1834
1835                 /*
1836                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1837                  * and clear all the errors.
1838                  */
1839                 update_error_count(td, icd->error);
1840                 td_clear_error(td);
1841                 icd->error = 0;
1842                 if (io_u)
1843                         io_u->error = 0;
1844         }
1845 }
1846
1847 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1848                      int nr)
1849 {
1850         int ddir;
1851
1852         if (!gtod_reduce(td))
1853                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1854
1855         icd->nr = nr;
1856
1857         icd->error = 0;
1858         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1859                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1860 }
1861
1862 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1863                           struct io_completion_data *icd)
1864 {
1865         struct io_u *io_u;
1866         int i;
1867
1868         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1869                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1870
1871                 io_completed(td, &io_u, icd);
1872
1873                 if (io_u)
1874                         put_io_u(td, io_u);
1875         }
1876 }
1877
1878 /*
1879  * Complete a single io_u for the sync engines.
1880  */
1881 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1882 {
1883         struct io_completion_data icd;
1884         int ddir;
1885
1886         init_icd(td, &icd, 1);
1887         io_completed(td, &io_u, &icd);
1888
1889         if (io_u)
1890                 put_io_u(td, io_u);
1891
1892         if (icd.error) {
1893                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1894                 return -1;
1895         }
1896
1897         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1898                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1899
1900         return 0;
1901 }
1902
1903 /*
1904  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1905  */
1906 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
1907 {
1908         struct io_completion_data icd;
1909         struct timespec *tvp = NULL;
1910         int ret, ddir;
1911         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1912
1913         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1914
1915         if (!min_evts)
1916                 tvp = &ts;
1917         else if (min_evts > td->cur_depth)
1918                 min_evts = td->cur_depth;
1919
1920         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
1921          * set incorrectly */
1922         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
1923         if (ret < 0) {
1924                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1925                 return ret;
1926         } else if (!ret)
1927                 return ret;
1928
1929         init_icd(td, &icd, ret);
1930         ios_completed(td, &icd);
1931         if (icd.error) {
1932                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1933                 return -1;
1934         }
1935
1936         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1937                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1938
1939         return ret;
1940 }
1941
1942 /*
1943  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1944  */
1945 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1946 {
1947         if (!td->o.disable_slat) {
1948                 unsigned long slat_time;
1949
1950                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1951
1952                 if (td->parent)
1953                         td = td->parent;
1954
1955                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1956                                 io_u->offset);
1957         }
1958 }
1959
1960 /*
1961  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1962  */
1963 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1964 {
1965         unsigned int v;
1966
1967         if (!td->o.dedupe_percentage)
1968                 return &td->buf_state;
1969         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
1970                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
1971                 return &td->buf_state;
1972         }
1973
1974         v = rand32_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
1975
1976         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1977                 return &td->buf_state_prev;
1978
1979         return &td->buf_state;
1980 }
1981
1982 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1983 {
1984         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1985                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
1986         else if (rs == &td->buf_state)
1987                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1988 }
1989
1990 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1991                     unsigned int max_bs)
1992 {
1993         struct thread_options *o = &td->o;
1994
1995         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
1996                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1997                 struct frand_state *rs;
1998                 unsigned int left = max_bs;
1999                 unsigned int this_write;
2000
2001                 do {
2002                         rs = get_buf_state(td);
2003
2004                         min_write = min(min_write, left);
2005
2006                         if (perc) {
2007                                 this_write = min_not_zero(min_write,
2008                                                         td->o.compress_chunk);
2009
2010                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2011                                         this_write, this_write,
2012                                         o->buffer_pattern,
2013                                         o->buffer_pattern_bytes);
2014                         } else {
2015                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
2016                                 this_write = min_write;
2017                         }
2018
2019                         buf += this_write;
2020                         left -= this_write;
2021                         save_buf_state(td, rs);
2022                 } while (left);
2023         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2024                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2025         else if (o->zero_buffers)
2026                 memset(buf, 0, max_bs);
2027         else
2028                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2029 }
2030
2031 /*
2032  * "randomly" fill the buffer contents
2033  */
2034 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2035                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
2036 {
2037         io_u->buf_filled_len = 0;
2038         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2039 }