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
  14 struct io_completion_data {
  15         int nr;                         /* input */
  16
  17         int error;                      /* output */
  18         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  19         struct timeval time;            /* output */
  20 };
  21
  22 /*
  23  * The ->file_map[] 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 int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  27 {
  28         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  29         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  30
  31         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  32
  33         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  34 }
  35
  36 /*
  37  * Mark a given offset as used in the map.
  38  */
  39 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  40 {
  41         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  42         struct fio_file *f = io_u->file;
  43         unsigned long long block;
  44         unsigned int blocks, nr_blocks;
  45         int busy_check;
  46
  47         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  48         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  49         blocks = 0;
  50         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
  51
  52         while (nr_blocks) {
  53                 unsigned int idx, bit;
  54                 unsigned long mask, this_blocks;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if (!busy_check) {
  61                         blocks = nr_blocks;
  62                         break;
  63                 }
  64                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  65                         break;
  66
  67                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  68                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  69
  70                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  71
  72                 this_blocks = nr_blocks;
  73                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  74                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  75
  76                 do {
  77                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  78                                 mask = -1UL;
  79                         else
  80                                 mask = ((1UL << this_blocks) - 1) << bit;
  81
  82                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
  83                                 break;
  84
  85                         this_blocks--;
  86                 } while (this_blocks);
  87
  88                 if (!this_blocks)
  89                         break;
  90
  91                 f->file_map[idx] |= mask;
  92                 nr_blocks -= this_blocks;
  93                 blocks += this_blocks;
  94                 block += this_blocks;
  95         }
  96
  97         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  98                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  99 }
 100
 101 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 102                                      enum fio_ddir ddir)
 103 {
 104         unsigned long long max_blocks;
 105         unsigned long long max_size;
 106
 107         assert(ddir_rw(ddir));
 108
 109         /*
 110          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
 111          */
 112         max_size = f->io_size;
 113         if (max_size > f->real_file_size)
 114                 max_size = f->real_file_size;
 115
 116         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 117         if (!max_blocks)
 118                 return 0;
 119
 120         return max_blocks;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Return the next free block in the map.
 125  */
 126 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 127                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 128 {
 129         unsigned long long block, min_bs = td->o.rw_min_bs, lastb;
 130         int i;
 131
 132         lastb = last_block(td, f, ddir);
 133         if (!lastb)
 134                 return 1;
 135
 136         i = f->last_free_lookup;
 137         block = i * BLOCKS_PER_MAP;
 138         while (block * min_bs < f->real_file_size &&
 139                 block * min_bs < f->io_size) {
 140                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
 141                         block += ffz(f->file_map[i]);
 142                         if (block > lastb)
 143                                 break;
 144                         f->last_free_lookup = i;
 145                         *b = block;
 146                         return 0;
 147                 }
 148
 149                 block += BLOCKS_PER_MAP;
 150                 i++;
 151         }
 152
 153         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 154         return 1;
 155 }
 156
 157 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 158                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 159 {
 160         unsigned long long r, lastb;
 161         int loops = 5;
 162
 163         lastb = last_block(td, f, ddir);
 164         if (!lastb)
 165                 return 1;
 166
 167         if (f->failed_rands >= 200)
 168                 goto ffz;
 169
 170         do {
 171                 if (td->o.use_os_rand) {
 172                         r = os_random_long(&td->random_state);
 173                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 174                 } else {
 175                         r = __rand(&td->__random_state);
 176                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) FRAND_MAX + 1.0));
 177                 }
 178
 179                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 180
 181
 182                 /*
 183                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 184                  */
 185                 if (!file_randommap(td, f))
 186                         goto ret_good;
 187
 188                 /*
 189                  * calculate map offset and check if it's free
 190                  */
 191                 if (random_map_free(f, *b))
 192                         goto ret_good;
 193
 194                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 195                                                                         *b);
 196         } while (--loops);
 197
 198         if (!f->failed_rands++)
 199                 f->last_free_lookup = 0;
 200
 201         /*
 202          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 203          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 204          * block from there.
 205          */
 206         loops = 10;
 207         do {
 208                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 209                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 210                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 211                         goto ret;
 212
 213                 if (td->o.use_os_rand)
 214                         r = os_random_long(&td->random_state);
 215                 else
 216                         r = __rand(&td->__random_state);
 217         } while (--loops);
 218
 219         /*
 220          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 221          */
 222         f->last_free_lookup = 0;
 223 ffz:
 224         if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 225                 return 0;
 226         f->last_free_lookup = 0;
 227         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 228 ret_good:
 229         f->failed_rands = 0;
 230 ret:
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 235                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 236 {
 237         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
 238                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 239                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
 240                 return 1;
 241         }
 242
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 247                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 248 {
 249         assert(ddir_rw(ddir));
 250
 251         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 252                 unsigned long long pos = f->last_pos - f->file_offset;
 253
 254                 if (pos)
 255                         pos += td->o.ddir_seq_add;
 256
 257                 *b = pos / td->o.min_bs[ddir];
 258                 return 0;
 259         }
 260
 261         return 1;
 262 }
 263
 264 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 265                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
 266 {
 267         struct fio_file *f = io_u->file;
 268         int ret;
 269
 270         assert(ddir_rw(ddir));
 271
 272         if (rw_seq) {
 273                 if (td_random(td))
 274                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 275                 else
 276                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 277         } else {
 278                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 279
 280                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 281                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 282                         if (ret)
 283                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 284                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 285                         if (f->last_start != -1ULL)
 286                                 *b = (f->last_start - f->file_offset)
 287                                         / td->o.min_bs[ddir];
 288                         else
 289                                 *b = 0;
 290                         ret = 0;
 291                 } else {
 292                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 293                         ret = 1;
 294                 }
 295         }
 296
 297         return ret;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 302  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 303  * the last io issued.
 304  */
 305 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 306 {
 307         struct fio_file *f = io_u->file;
 308         unsigned long long b;
 309         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 310         int rw_seq_hit = 0;
 311
 312         assert(ddir_rw(ddir));
 313
 314         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 315                 rw_seq_hit = 1;
 316                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 317         }
 318
 319         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b))
 320                 return 1;
 321
 322         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 323         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 324                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 325                                         io_u->offset, f->io_size);
 326                 return 1;
 327         }
 328
 329         io_u->offset += f->file_offset;
 330         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 331                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 332                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 333                 return 1;
 334         }
 335
 336         return 0;
 337 }
 338
 339 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 340 {
 341         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 342
 343         if (ops->fill_io_u_off)
 344                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
 345
 346         return __get_next_offset(td, io_u);
 347 }
 348
 349 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 350                             unsigned int buflen)
 351 {
 352         struct fio_file *f = io_u->file;
 353
 354         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + td->o.start_offset;
 355 }
 356
 357 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 358 {
 359         const int ddir = io_u->ddir;
 360         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 361         unsigned int minbs, maxbs;
 362         unsigned long r, rand_max;
 363
 364         assert(ddir_rw(ddir));
 365
 366         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 367         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 368
 369         if (minbs == maxbs)
 370                 return minbs;
 371
 372         if (td->o.use_os_rand)
 373                 rand_max = OS_RAND_MAX;
 374         else
 375                 rand_max = FRAND_MAX;
 376
 377         do {
 378                 if (td->o.use_os_rand)
 379                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 380                 else
 381                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
 382
 383                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 384                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 385                                         (r / (rand_max + 1.0)));
 386                         if (buflen < minbs)
 387                                 buflen = minbs;
 388                 } else {
 389                         long perc = 0;
 390                         unsigned int i;
 391
 392                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 393                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 394
 395                                 buflen = bsp->bs;
 396                                 perc += bsp->perc;
 397                                 if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
 398                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 399                                         break;
 400                         }
 401                 }
 402
 403                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 404                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 405
 406         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 407
 408         return buflen;
 409 }
 410
 411 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 412 {
 413         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 414
 415         if (ops->fill_io_u_size)
 416                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 417
 418         return __get_next_buflen(td, io_u);
 419 }
 420
 421 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 422 {
 423         unsigned int diff;
 424
 425         /*
 426          * we do time or byte based switch. this is needed because
 427          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 428          * whereas reads do not.
 429          */
 430         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 431         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 432 }
 433
 434 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 435 {
 436         unsigned int v;
 437         unsigned long r;
 438
 439         if (td->o.use_os_rand) {
 440                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 441                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 442         } else {
 443                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
 444                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 445         }
 446
 447         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 448                 return DDIR_READ;
 449
 450         return DDIR_WRITE;
 451 }
 452
 453 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 454 {
 455         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 456         struct timeval t;
 457         long usec;
 458
 459         assert(ddir_rw(ddir));
 460
 461         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 462                 return ddir;
 463
 464         /*
 465          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 466          * should switch.
 467          */
 468         if (td_rw(td)) {
 469                 /*
 470                  * Other direction does not have too much pending, switch
 471                  */
 472                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 473                         return odir;
 474
 475                 /*
 476                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 477                  * and deduct from both.
 478                  */
 479                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 480                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 481                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 482                 } else {
 483                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 484                         ddir = odir;
 485                 }
 486         } else
 487                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 488
 489         fio_gettime(&t, NULL);
 490         usec_sleep(td, usec);
 491         usec = utime_since_now(&t);
 492
 493         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 494
 495         odir = ddir ^ 1;
 496         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 497                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 498
 499         return ddir;
 500 }
 501
 502 /*
 503  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 504  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 505  * necessary.
 506  */
 507 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 508 {
 509         enum fio_ddir ddir;
 510
 511         /*
 512          * see if it's time to fsync
 513          */
 514         if (td->o.fsync_blocks &&
 515            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 516              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 517                 return DDIR_SYNC;
 518
 519         /*
 520          * see if it's time to fdatasync
 521          */
 522         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 523            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 524              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 525                 return DDIR_DATASYNC;
 526
 527         /*
 528          * see if it's time to sync_file_range
 529          */
 530         if (td->sync_file_range_nr &&
 531            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 532              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 533                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 534
 535         if (td_rw(td)) {
 536                 /*
 537                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 538                  */
 539                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 540                         /*
 541                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 542                          * one data direction, to avoid overflowing the
 543                          * ranges too much
 544                          */
 545                         ddir = get_rand_ddir(td);
 546
 547                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 548                                 set_rwmix_bytes(td);
 549
 550                         td->rwmix_ddir = ddir;
 551                 }
 552                 ddir = td->rwmix_ddir;
 553         } else if (td_read(td))
 554                 ddir = DDIR_READ;
 555         else
 556                 ddir = DDIR_WRITE;
 557
 558         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 559         return td->rwmix_ddir;
 560 }
 561
 562 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 563 {
 564         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 565
 566         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 567             td->o.barrier_blocks &&
 568            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 569              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 570                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 571 }
 572
 573 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 574 {
 575         int ret = put_file(td, f);
 576
 577         if (ret)
 578                 td_verror(td, ret, "file close");
 579 }
 580
 581 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 582 {
 583         td_io_u_lock(td);
 584
 585         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 586         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 587
 588         if (io_u->file)
 589                 put_file_log(td, io_u->file);
 590
 591         io_u->file = NULL;
 592         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 593                 td->cur_depth--;
 594         flist_del_init(&io_u->list);
 595         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 596         td_io_u_unlock(td);
 597         td_io_u_free_notify(td);
 598 }
 599
 600 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 601 {
 602         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 603         put_io_u(td, io_u);
 604 }
 605
 606 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 607 {
 608         struct io_u *__io_u = *io_u;
 609
 610         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 611
 612         td_io_u_lock(td);
 613
 614         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 615         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
 616                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 617
 618         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 619         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 620                 td->cur_depth--;
 621         flist_del(&__io_u->list);
 622         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 623         td_io_u_unlock(td);
 624         *io_u = NULL;
 625 }
 626
 627 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 628 {
 629         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 630                 goto out;
 631
 632         set_rw_ddir(td, io_u);
 633
 634         /*
 635          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 636          */
 637         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 638                 goto out;
 639
 640         /*
 641          * See if it's time to switch to a new zone
 642          */
 643         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 644                 td->zone_bytes = 0;
 645                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 646                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 647         }
 648
 649         /*
 650          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 651          * position.
 652          */
 653         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 654                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 655                 return 1;
 656         }
 657
 658         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 659         if (!io_u->buflen) {
 660                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 661                 return 1;
 662         }
 663
 664         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 665                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 666                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 667                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 668                 return 1;
 669         }
 670
 671         /*
 672          * mark entry before potentially trimming io_u
 673          */
 674         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 675                 mark_random_map(td, io_u);
 676
 677         /*
 678          * If using a write iolog, store this entry.
 679          */
 680 out:
 681         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 682         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 683         log_io_u(td, io_u);
 684         return 0;
 685 }
 686
 687 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 688 {
 689         int idx = 0;
 690
 691         switch (nr) {
 692         default:
 693                 idx = 6;
 694                 break;
 695         case 33 ... 64:
 696                 idx = 5;
 697                 break;
 698         case 17 ... 32:
 699                 idx = 4;
 700                 break;
 701         case 9 ... 16:
 702                 idx = 3;
 703                 break;
 704         case 5 ... 8:
 705                 idx = 2;
 706                 break;
 707         case 1 ... 4:
 708                 idx = 1;
 709         case 0:
 710                 break;
 711         }
 712
 713         map[idx]++;
 714 }
 715
 716 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 717 {
 718         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 719         td->ts.total_submit++;
 720 }
 721
 722 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 723 {
 724         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 725         td->ts.total_complete++;
 726 }
 727
 728 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 729 {
 730         int idx = 0;
 731
 732         switch (td->cur_depth) {
 733         default:
 734                 idx = 6;
 735                 break;
 736         case 32 ... 63:
 737                 idx = 5;
 738                 break;
 739         case 16 ... 31:
 740                 idx = 4;
 741                 break;
 742         case 8 ... 15:
 743                 idx = 3;
 744                 break;
 745         case 4 ... 7:
 746                 idx = 2;
 747                 break;
 748         case 2 ... 3:
 749                 idx = 1;
 750         case 1:
 751                 break;
 752         }
 753
 754         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 755 }
 756
 757 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 758 {
 759         int idx = 0;
 760
 761         assert(usec < 1000);
 762
 763         switch (usec) {
 764         case 750 ... 999:
 765                 idx = 9;
 766                 break;
 767         case 500 ... 749:
 768                 idx = 8;
 769                 break;
 770         case 250 ... 499:
 771                 idx = 7;
 772                 break;
 773         case 100 ... 249:
 774                 idx = 6;
 775                 break;
 776         case 50 ... 99:
 777                 idx = 5;
 778                 break;
 779         case 20 ... 49:
 780                 idx = 4;
 781                 break;
 782         case 10 ... 19:
 783                 idx = 3;
 784                 break;
 785         case 4 ... 9:
 786                 idx = 2;
 787                 break;
 788         case 2 ... 3:
 789                 idx = 1;
 790         case 0 ... 1:
 791                 break;
 792         }
 793
 794         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 795         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 796 }
 797
 798 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 799 {
 800         int idx = 0;
 801
 802         switch (msec) {
 803         default:
 804                 idx = 11;
 805                 break;
 806         case 1000 ... 1999:
 807                 idx = 10;
 808                 break;
 809         case 750 ... 999:
 810                 idx = 9;
 811                 break;
 812         case 500 ... 749:
 813                 idx = 8;
 814                 break;
 815         case 250 ... 499:
 816                 idx = 7;
 817                 break;
 818         case 100 ... 249:
 819                 idx = 6;
 820                 break;
 821         case 50 ... 99:
 822                 idx = 5;
 823                 break;
 824         case 20 ... 49:
 825                 idx = 4;
 826                 break;
 827         case 10 ... 19:
 828                 idx = 3;
 829                 break;
 830         case 4 ... 9:
 831                 idx = 2;
 832                 break;
 833         case 2 ... 3:
 834                 idx = 1;
 835         case 0 ... 1:
 836                 break;
 837         }
 838
 839         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 840         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 841 }
 842
 843 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 844 {
 845         if (usec < 1000)
 846                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 847         else
 848                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 849 }
 850
 851 /*
 852  * Get next file to service by choosing one at random
 853  */
 854 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 855                                            enum fio_file_flags goodf,
 856                                            enum fio_file_flags badf)
 857 {
 858         struct fio_file *f;
 859         int fno;
 860
 861         do {
 862                 int opened = 0;
 863                 unsigned long r;
 864
 865                 if (td->o.use_os_rand) {
 866                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
 867                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 868                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 869                 } else {
 870                         r = __rand(&td->__next_file_state);
 871                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 872                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 873                 }
 874
 875                 f = td->files[fno];
 876                 if (fio_file_done(f))
 877                         continue;
 878
 879                 if (!fio_file_open(f)) {
 880                         int err;
 881
 882                         err = td_io_open_file(td, f);
 883                         if (err)
 884                                 continue;
 885                         opened = 1;
 886                 }
 887
 888                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 889                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 890                         return f;
 891                 }
 892                 if (opened)
 893                         td_io_close_file(td, f);
 894         } while (1);
 895 }
 896
 897 /*
 898  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 899  */
 900 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 901                                          int badf)
 902 {
 903         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 904         struct fio_file *f;
 905
 906         do {
 907                 int opened = 0;
 908
 909                 f = td->files[td->next_file];
 910
 911                 td->next_file++;
 912                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 913                         td->next_file = 0;
 914
 915                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 916                 if (fio_file_done(f)) {
 917                         f = NULL;
 918                         continue;
 919                 }
 920
 921                 if (!fio_file_open(f)) {
 922                         int err;
 923
 924                         err = td_io_open_file(td, f);
 925                         if (err) {
 926                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 927                                         err, f->file_name);
 928                                 f = NULL;
 929                                 continue;
 930                         }
 931                         opened = 1;
 932                 }
 933
 934                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 935                                                                 f->flags);
 936                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 937                         break;
 938
 939                 if (opened)
 940                         td_io_close_file(td, f);
 941
 942                 f = NULL;
 943         } while (td->next_file != old_next_file);
 944
 945         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 946         return f;
 947 }
 948
 949 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 950 {
 951         struct fio_file *f;
 952
 953         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 954
 955         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 956                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 957                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 958                                                   td->nr_done_files,
 959                                                   td->o.nr_files);
 960                 return NULL;
 961         }
 962
 963         f = td->file_service_file;
 964         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 965                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 966                         goto out;
 967                 if (td->file_service_left--)
 968                         goto out;
 969         }
 970
 971         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 972             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 973                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 974         else
 975                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 976
 977         td->file_service_file = f;
 978         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 979 out:
 980         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 981         return f;
 982 }
 983
 984 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 985 {
 986         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 987
 988         if (ops->get_next_file)
 989                 return ops->get_next_file(td);
 990
 991         return __get_next_file(td);
 992 }
 993
 994 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 995 {
 996         struct fio_file *f;
 997
 998         do {
 999                 f = get_next_file(td);
1000                 if (!f)
1001                         return 1;
1002
1003                 io_u->file = f;
1004                 get_file(f);
1005
1006                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1007                         break;
1008
1009                 put_file_log(td, f);
1010                 td_io_close_file(td, f);
1011                 io_u->file = NULL;
1012                 fio_file_set_done(f);
1013                 td->nr_done_files++;
1014                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1015                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1016         } while (1);
1017
1018         return 0;
1019 }
1020
1021
1022 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1023 {
1024         struct io_u *io_u = NULL;
1025
1026         td_io_u_lock(td);
1027
1028 again:
1029         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
1030                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
1031         else if (!queue_full(td)) {
1032                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
1033
1034                 io_u->buflen = 0;
1035                 io_u->resid = 0;
1036                 io_u->file = NULL;
1037                 io_u->end_io = NULL;
1038         }
1039
1040         if (io_u) {
1041                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1042                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
1043                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
1044
1045                 io_u->error = 0;
1046                 flist_del(&io_u->list);
1047                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
1048                 td->cur_depth++;
1049                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1050         } else if (td->o.verify_async) {
1051                 /*
1052                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1053                  * return one
1054                  */
1055                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1056                 goto again;
1057         }
1058
1059         td_io_u_unlock(td);
1060         return io_u;
1061 }
1062
1063 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1064 {
1065         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
1066                 int get_trim = 0;
1067
1068                 if (td->trim_batch) {
1069                         td->trim_batch--;
1070                         get_trim = 1;
1071                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1072                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1073                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1074                         if (!td->trim_batch)
1075                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1076                         get_trim = 1;
1077                 }
1078
1079                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1080                         return 1;
1081         }
1082
1083         return 0;
1084 }
1085
1086 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1087 {
1088         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1089                 int get_verify = 0;
1090
1091                 if (td->verify_batch) {
1092                         td->verify_batch--;
1093                         get_verify = 1;
1094                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1095                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1096                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1097                         if (!td->verify_batch)
1098                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1099                         get_verify = 1;
1100                 }
1101
1102                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1103                         return 1;
1104         }
1105
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1111  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1112  */
1113 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1114 {
1115         struct fio_file *f;
1116         struct io_u *io_u;
1117
1118         io_u = __get_io_u(td);
1119         if (!io_u) {
1120                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1121                 return NULL;
1122         }
1123
1124         if (check_get_verify(td, io_u))
1125                 goto out;
1126         if (check_get_trim(td, io_u))
1127                 goto out;
1128
1129         /*
1130          * from a requeue, io_u already setup
1131          */
1132         if (io_u->file)
1133                 goto out;
1134
1135         /*
1136          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1137          */
1138         if (td->o.read_iolog_file) {
1139                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1140                         goto err_put;
1141         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1142                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1143                 goto err_put;
1144         }
1145
1146         f = io_u->file;
1147         assert(fio_file_open(f));
1148
1149         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1150                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1151                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1152                         goto err_put;
1153                 }
1154
1155                 f->last_start = io_u->offset;
1156                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1157
1158                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1159                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1160                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1161                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1162                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1163                         /*
1164                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1165                          * buffer is used for writes it is refilled.
1166                          */
1167                         io_u->buf_filled_len = 0;
1168                 }
1169         }
1170
1171         /*
1172          * Set io data pointers.
1173          */
1174         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1175         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1176
1177 out:
1178         assert(io_u->file);
1179         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1180                 if (!td->o.disable_slat)
1181                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1182                 return io_u;
1183         }
1184 err_put:
1185         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1186         put_io_u(td, io_u);
1187         return NULL;
1188 }
1189
1190 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1191 {
1192         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1193                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1194
1195
1196
1197         log_err("fio: io_u error");
1198
1199         if (io_u->file)
1200                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1201
1202         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1203
1204         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1205                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1206
1207         if (!td->error)
1208                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1209 }
1210
1211 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1212                          struct io_completion_data *icd)
1213 {
1214         /*
1215          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1216          * initialized, silence that warning.
1217          */
1218         unsigned long uninitialized_var(usec);
1219         struct fio_file *f;
1220
1221         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1222
1223         td_io_u_lock(td);
1224         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1225         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1226         td_io_u_unlock(td);
1227
1228         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1229                 td->last_was_sync = 1;
1230                 f = io_u->file;
1231                 if (f) {
1232                         f->first_write = -1ULL;
1233                         f->last_write = -1ULL;
1234                 }
1235                 return;
1236         }
1237
1238         td->last_was_sync = 0;
1239         td->last_ddir = io_u->ddir;
1240
1241         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1242                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1243                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1244                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1245                 int ret;
1246
1247                 td->io_blocks[idx]++;
1248                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1249                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1250
1251                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1252                         f = io_u->file;
1253                         if (f) {
1254                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1255                                     io_u->offset < f->first_write)
1256                                         f->first_write = io_u->offset;
1257                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1258                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1259                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1260                         }
1261                 }
1262
1263                 if (ramp_time_over(td)) {
1264                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1265
1266                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1267                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1268                                                         &icd->time);
1269                         if (!td->o.disable_lat) {
1270                                 unsigned long tusec;
1271
1272                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1273                                                         &icd->time);
1274                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1275                         }
1276                         if (!td->o.disable_clat) {
1277                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1278                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1279                         }
1280                         if (!td->o.disable_bw)
1281                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1282                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1283                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1284                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1285                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1286                                          utime_since_now(&td->start));
1287                         }
1288                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1289                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1290                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1291                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1292                                          utime_since_now(&td->start));
1293                 }
1294
1295                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1296                     td->o.do_verify &&
1297                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1298                         log_io_piece(td, io_u);
1299
1300                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1301
1302                 if (io_u->end_io) {
1303                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1304                         if (ret && !icd->error)
1305                                 icd->error = ret;
1306                 }
1307         } else if (io_u->error) {
1308                 icd->error = io_u->error;
1309                 io_u_log_error(td, io_u);
1310         }
1311         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1312             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1313                 /*
1314                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1315                  * and clear all the errors.
1316                  */
1317                 update_error_count(td, icd->error);
1318                 td_clear_error(td);
1319                 icd->error = 0;
1320                 io_u->error = 0;
1321         }
1322 }
1323
1324 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1325                      int nr)
1326 {
1327         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1328                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1329
1330         icd->nr = nr;
1331
1332         icd->error = 0;
1333         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1334 }
1335
1336 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1337                           struct io_completion_data *icd)
1338 {
1339         struct io_u *io_u;
1340         int i;
1341
1342         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1343                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1344
1345                 io_completed(td, io_u, icd);
1346
1347                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1348                         put_io_u(td, io_u);
1349         }
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Complete a single io_u for the sync engines.
1354  */
1355 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1356                        unsigned long *bytes)
1357 {
1358         struct io_completion_data icd;
1359
1360         init_icd(td, &icd, 1);
1361         io_completed(td, io_u, &icd);
1362
1363         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1364                 put_io_u(td, io_u);
1365
1366         if (icd.error) {
1367                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1368                 return -1;
1369         }
1370
1371         if (bytes) {
1372                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1373                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1374         }
1375
1376         return 0;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1381  */
1382 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1383                          unsigned long *bytes)
1384 {
1385         struct io_completion_data icd;
1386         struct timespec *tvp = NULL;
1387         int ret;
1388         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1389
1390         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1391
1392         if (!min_evts)
1393                 tvp = &ts;
1394
1395         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1396         if (ret < 0) {
1397                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1398                 return ret;
1399         } else if (!ret)
1400                 return ret;
1401
1402         init_icd(td, &icd, ret);
1403         ios_completed(td, &icd);
1404         if (icd.error) {
1405                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1406                 return -1;
1407         }
1408
1409         if (bytes) {
1410                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1411                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1412         }
1413
1414         return 0;
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1419  */
1420 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1421 {
1422         if (!td->o.disable_slat) {
1423                 unsigned long slat_time;
1424
1425                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1426                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1427         }
1428 }
1429
1430 /*
1431  * "randomly" fill the buffer contents
1432  */
1433 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1434                       unsigned int max_bs)
1435 {
1436         io_u->buf_filled_len = 0;
1437
1438         if (!td->o.zero_buffers)
1439                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1440         else
1441                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1442 }