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