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
  11 /*
  12  * Change this define to play with the timeout handling
  13  */
  14 #undef FIO_USE_TIMEOUT
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  26  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  27  */
  28 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  29 {
  30         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  31         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  32
  33         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  34
  35         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  36 }
  37
  38 /*
  39  * Mark a given offset as used in the map.
  40  */
  41 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  42 {
  43         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  44         struct fio_file *f = io_u->file;
  45         unsigned long long block;
  46         unsigned int blocks, nr_blocks;
  47
  48         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  49         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  50         blocks = 0;
  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 ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block)) {
  61                         if (!blocks)
  62                                 blocks = 1;
  63                         break;
  64                 }
  65
  66                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  67                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  68
  69                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  70
  71                 this_blocks = nr_blocks;
  72                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  73                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  74
  75                 if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  76                         mask = -1U;
  77                 else
  78                         mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  79
  80                 fio_assert(td, !(f->file_map[idx] & mask));
  81                 f->file_map[idx] |= mask;
  82                 nr_blocks -= this_blocks;
  83                 blocks += this_blocks;
  84                 block += this_blocks;
  85         }
  86
  87         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  88                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  89 }
  90
  91 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  92                                      enum fio_ddir ddir)
  93 {
  94         unsigned long long max_blocks;
  95         unsigned long long max_size;
  96
  97         /*
  98          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  99          */
 100         max_size = f->io_size;
 101         if (max_size > f->real_file_size)
 102                 max_size = f->real_file_size;
 103
 104         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
 105         if (!max_blocks)
 106                 return 0;
 107
 108         return max_blocks;
 109 }
 110
 111 /*
 112  * Return the next free block in the map.
 113  */
 114 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 115                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 116 {
 117         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 118         int i;
 119
 120         i = f->last_free_lookup;
 121         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 122         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 123                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 124                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 125                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 126                                 break;
 127                         f->last_free_lookup = i;
 128                         return 0;
 129                 }
 130
 131                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 132                 i++;
 133         }
 134
 135         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 136         return 1;
 137 }
 138
 139 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 140                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 141 {
 142         unsigned long long r;
 143         int loops = 5;
 144
 145         do {
 146                 r = os_random_long(&td->random_state);
 147                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 148                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 149                         * (r / ((unsigned long long) RAND_MAX + 1.0));
 150
 151                 /*
 152                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 153                  */
 154                 if (!file_randommap(td, f))
 155                         return 0;
 156
 157                 /*
 158                  * calculate map offset and check if it's free
 159                  */
 160                 if (random_map_free(f, *b))
 161                         return 0;
 162
 163                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 164                                                                         *b);
 165         } while (--loops);
 166
 167         /*
 168          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 169          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 170          * block from there.
 171          */
 172         loops = 10;
 173         do {
 174                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) * (r / (RAND_MAX+1.0));
 175                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 176                         return 0;
 177
 178                 r = os_random_long(&td->random_state);
 179         } while (--loops);
 180
 181         /*
 182          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 183          */
 184         f->last_free_lookup = 0;
 185         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 186 }
 187
 188 /*
 189  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 190  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 191  * the last io issued.
 192  */
 193 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 194 {
 195         struct fio_file *f = io_u->file;
 196         unsigned long long b;
 197         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 198
 199         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 200                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 201
 202                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 203                         return 1;
 204         } else {
 205                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 206                         if (!td_random(td) ||
 207                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 208                                 return 1;
 209                 } else
 210                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 211         }
 212
 213         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 214         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 215                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 216                                         io_u->offset, f->io_size);
 217                 return 1;
 218         }
 219
 220         io_u->offset += f->file_offset;
 221         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 222                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 223                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 224                 return 1;
 225         }
 226
 227         return 0;
 228 }
 229
 230 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 231 {
 232         const int ddir = io_u->ddir;
 233         unsigned int buflen = buflen; /* silence dumb gcc warning */
 234         long r;
 235
 236         if (td->o.min_bs[ddir] == td->o.max_bs[ddir])
 237                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 238         else {
 239                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 240                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 241                         buflen = (unsigned int)
 242                                         (1 + (double) (td->o.max_bs[ddir] - 1)
 243                                         * r / (RAND_MAX + 1.0));
 244                 } else {
 245                         long perc = 0;
 246                         unsigned int i;
 247
 248                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 249                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 250
 251                                 buflen = bsp->bs;
 252                                 perc += bsp->perc;
 253                                 if (r <= ((LONG_MAX / 100L) * perc))
 254                                         break;
 255                         }
 256                 }
 257                 if (!td->o.bs_unaligned) {
 258                         buflen = (buflen + td->o.min_bs[ddir] - 1)
 259                                         & ~(td->o.min_bs[ddir] - 1);
 260                 }
 261         }
 262
 263         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 264                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 265                                                 td->o.min_bs[ddir], ddir);
 266                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 267         }
 268
 269         return buflen;
 270 }
 271
 272 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 273 {
 274         unsigned int diff;
 275
 276         /*
 277          * we do time or byte based switch. this is needed because
 278          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 279          * whereas reads do not.
 280          */
 281         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 282         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 283 }
 284
 285 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 286 {
 287         unsigned int v;
 288         long r;
 289
 290         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 291         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 292         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 293                 return DDIR_READ;
 294
 295         return DDIR_WRITE;
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 300  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 301  * necessary.
 302  */
 303 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 304 {
 305         if (td_rw(td)) {
 306                 /*
 307                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 308                  */
 309                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 310                         unsigned long long max_bytes;
 311                         enum fio_ddir ddir;
 312
 313                         /*
 314                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 315                          * one data direction, to avoid overflowing the
 316                          * ranges too much
 317                          */
 318                         ddir = get_rand_ddir(td);
 319                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 320                         if (max_bytes >=
 321                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 322                                 if (!td->rw_end_set[ddir]) {
 323                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 324                                         fio_gettime(&td->rw_end[ddir], NULL);
 325                                 }
 326
 327                                 ddir ^= 1;
 328                         }
 329
 330                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 331                                 set_rwmix_bytes(td);
 332
 333                         td->rwmix_ddir = ddir;
 334                 }
 335                 return td->rwmix_ddir;
 336         } else if (td_read(td))
 337                 return DDIR_READ;
 338         else
 339                 return DDIR_WRITE;
 340 }
 341
 342 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 343 {
 344         int ret = put_file(td, f);
 345
 346         if (ret)
 347                 td_verror(td, ret, "file close");
 348 }
 349
 350 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 351 {
 352         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 353         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 354
 355         if (io_u->file)
 356                 put_file_log(td, io_u->file);
 357
 358         io_u->file = NULL;
 359         flist_del(&io_u->list);
 360         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 361         td->cur_depth--;
 362 }
 363
 364 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 365 {
 366         struct io_u *__io_u = *io_u;
 367
 368         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 369
 370         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 371         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 372                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 373
 374         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 375
 376         flist_del(&__io_u->list);
 377         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 378         td->cur_depth--;
 379         *io_u = NULL;
 380 }
 381
 382 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 383 {
 384         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 385                 goto out;
 386
 387         /*
 388          * see if it's time to sync
 389          */
 390         if (td->o.fsync_blocks &&
 391            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 392              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 393                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 394                 goto out;
 395         }
 396
 397         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 398
 399         /*
 400          * See if it's time to switch to a new zone
 401          */
 402         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 403                 td->zone_bytes = 0;
 404                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 405                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 406         }
 407
 408         /*
 409          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 410          * position.
 411          */
 412         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 413                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 414                 return 1;
 415         }
 416
 417         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 418         if (!io_u->buflen) {
 419                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 420                 return 1;
 421         }
 422
 423         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 424                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 425                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 426                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 427                 return 1;
 428         }
 429
 430         /*
 431          * mark entry before potentially trimming io_u
 432          */
 433         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 434                 mark_random_map(td, io_u);
 435
 436         /*
 437          * If using a write iolog, store this entry.
 438          */
 439 out:
 440         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 441         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 442         log_io_u(td, io_u);
 443         return 0;
 444 }
 445
 446 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 447 {
 448         int index = 0;
 449
 450         switch (nr) {
 451         default:
 452                 index = 6;
 453                 break;
 454         case 33 ... 64:
 455                 index = 5;
 456                 break;
 457         case 17 ... 32:
 458                 index = 4;
 459                 break;
 460         case 9 ... 16:
 461                 index = 3;
 462                 break;
 463         case 5 ... 8:
 464                 index = 2;
 465                 break;
 466         case 1 ... 4:
 467                 index = 1;
 468         case 0:
 469                 break;
 470         }
 471
 472         map[index]++;
 473 }
 474
 475 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 476 {
 477         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 478         td->ts.total_submit++;
 479 }
 480
 481 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 482 {
 483         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 484         td->ts.total_complete++;
 485 }
 486
 487 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 488 {
 489         int index = 0;
 490
 491         switch (td->cur_depth) {
 492         default:
 493                 index = 6;
 494                 break;
 495         case 32 ... 63:
 496                 index = 5;
 497                 break;
 498         case 16 ... 31:
 499                 index = 4;
 500                 break;
 501         case 8 ... 15:
 502                 index = 3;
 503                 break;
 504         case 4 ... 7:
 505                 index = 2;
 506                 break;
 507         case 2 ... 3:
 508                 index = 1;
 509         case 1:
 510                 break;
 511         }
 512
 513         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 514 }
 515
 516 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 517 {
 518         int index = 0;
 519
 520         assert(usec < 1000);
 521
 522         switch (usec) {
 523         case 750 ... 999:
 524                 index = 9;
 525                 break;
 526         case 500 ... 749:
 527                 index = 8;
 528                 break;
 529         case 250 ... 499:
 530                 index = 7;
 531                 break;
 532         case 100 ... 249:
 533                 index = 6;
 534                 break;
 535         case 50 ... 99:
 536                 index = 5;
 537                 break;
 538         case 20 ... 49:
 539                 index = 4;
 540                 break;
 541         case 10 ... 19:
 542                 index = 3;
 543                 break;
 544         case 4 ... 9:
 545                 index = 2;
 546                 break;
 547         case 2 ... 3:
 548                 index = 1;
 549         case 0 ... 1:
 550                 break;
 551         }
 552
 553         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 554         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 555 }
 556
 557 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 558 {
 559         int index = 0;
 560
 561         switch (msec) {
 562         default:
 563                 index = 11;
 564                 break;
 565         case 1000 ... 1999:
 566                 index = 10;
 567                 break;
 568         case 750 ... 999:
 569                 index = 9;
 570                 break;
 571         case 500 ... 749:
 572                 index = 8;
 573                 break;
 574         case 250 ... 499:
 575                 index = 7;
 576                 break;
 577         case 100 ... 249:
 578                 index = 6;
 579                 break;
 580         case 50 ... 99:
 581                 index = 5;
 582                 break;
 583         case 20 ... 49:
 584                 index = 4;
 585                 break;
 586         case 10 ... 19:
 587                 index = 3;
 588                 break;
 589         case 4 ... 9:
 590                 index = 2;
 591                 break;
 592         case 2 ... 3:
 593                 index = 1;
 594         case 0 ... 1:
 595                 break;
 596         }
 597
 598         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 599         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 600 }
 601
 602 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 603 {
 604         if (usec < 1000)
 605                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 606         else
 607                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 608 }
 609
 610 /*
 611  * Get next file to service by choosing one at random
 612  */
 613 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 614                                            int badf)
 615 {
 616         struct fio_file *f;
 617         int fno;
 618
 619         do {
 620                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 621
 622                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 623                         * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 624                 f = td->files[fno];
 625                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 626                         continue;
 627
 628                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 629                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 630                         return f;
 631                 }
 632         } while (1);
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 637  */
 638 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 639                                          int badf)
 640 {
 641         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 642         struct fio_file *f;
 643
 644         do {
 645                 f = td->files[td->next_file];
 646
 647                 td->next_file++;
 648                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 649                         td->next_file = 0;
 650
 651                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 652                         f = NULL;
 653                         continue;
 654                 }
 655
 656                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 657                         break;
 658
 659                 f = NULL;
 660         } while (td->next_file != old_next_file);
 661
 662         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 663         return f;
 664 }
 665
 666 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 667 {
 668         struct fio_file *f;
 669
 670         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 671
 672         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 673                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 674                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 675                                                   td->nr_done_files,
 676                                                   td->o.nr_files);
 677                 return NULL;
 678         }
 679
 680         f = td->file_service_file;
 681         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && td->file_service_left--)
 682                 goto out;
 683
 684         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 685                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 686         else
 687                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 688
 689         td->file_service_file = f;
 690         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 691 out:
 692         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 693         return f;
 694 }
 695
 696 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 697 {
 698         struct fio_file *f;
 699
 700         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 701                 return NULL;
 702
 703         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 704                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 705         else
 706                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 707
 708         return f;
 709 }
 710
 711 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 712 {
 713         struct fio_file *f;
 714
 715         do {
 716                 f = get_next_file(td);
 717                 if (!f)
 718                         return 1;
 719
 720 set_file:
 721                 io_u->file = f;
 722                 get_file(f);
 723
 724                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 725                         break;
 726
 727                 /*
 728                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 729                  * way we preserve queueing etc.
 730                  */
 731                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 732                         put_file_log(td, f);
 733                         fio_file_reset(f);
 734                         goto set_file;
 735                 }
 736
 737                 /*
 738                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 739                  * do that here.
 740                  */
 741                 io_u->file = NULL;
 742                 td_io_close_file(td, f);
 743                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 744                 td->nr_done_files++;
 745
 746                 /*
 747                  * probably not the right place to do this, but see
 748                  * if we need to open a new file
 749                  */
 750                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 751                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 752                         f = find_next_new_file(td);
 753
 754                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 755                                 return 1;
 756
 757                         goto set_file;
 758                 }
 759         } while (1);
 760
 761         return 0;
 762 }
 763
 764
 765 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 766 {
 767         struct io_u *io_u = NULL;
 768
 769         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 770                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 771         else if (!queue_full(td)) {
 772                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 773
 774                 io_u->buflen = 0;
 775                 io_u->resid = 0;
 776                 io_u->file = NULL;
 777                 io_u->end_io = NULL;
 778         }
 779
 780         if (io_u) {
 781                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 782                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 783
 784                 io_u->error = 0;
 785                 flist_del(&io_u->list);
 786                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 787                 td->cur_depth++;
 788         }
 789
 790         return io_u;
 791 }
 792
 793 /*
 794  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 795  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 796  */
 797 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 798 {
 799         struct fio_file *f;
 800         struct io_u *io_u;
 801
 802         io_u = __get_io_u(td);
 803         if (!io_u) {
 804                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 805                 return NULL;
 806         }
 807
 808         /*
 809          * from a requeue, io_u already setup
 810          */
 811         if (io_u->file)
 812                 goto out;
 813
 814         /*
 815          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 816          */
 817         if (td->o.read_iolog_file) {
 818                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 819                         goto err_put;
 820         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 821                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 822                 goto err_put;
 823         }
 824
 825         f = io_u->file;
 826         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 827
 828         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 829                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 830                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 831                         goto err_put;
 832                 }
 833
 834                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 835
 836                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 837                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 838                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 839                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 840         }
 841
 842         /*
 843          * Set io data pointers.
 844          */
 845         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 846         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 847         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 848
 849 out:
 850         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 851                 fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 852                 return io_u;
 853         }
 854 err_put:
 855         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 856         put_io_u(td, io_u);
 857         return NULL;
 858 }
 859
 860 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 861 {
 862         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 863
 864         log_err("fio: io_u error");
 865
 866         if (io_u->file)
 867                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 868
 869         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 870
 871         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 872                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 873
 874         if (!td->error)
 875                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 876 }
 877
 878 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 879                          struct io_completion_data *icd)
 880 {
 881         unsigned long usec;
 882
 883         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 884
 885         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 886         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 887
 888         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 889                 td->last_was_sync = 1;
 890                 return;
 891         }
 892
 893         td->last_was_sync = 0;
 894
 895         if (!io_u->error) {
 896                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 897                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 898                 int ret;
 899
 900                 td->io_blocks[idx]++;
 901                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 902                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 903
 904                 usec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 905
 906                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 907                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 908                 io_u_mark_latency(td, usec);
 909
 910                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 911                     td->o.do_verify &&
 912                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 913                         log_io_piece(td, io_u);
 914
 915                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 916
 917                 if (io_u->end_io) {
 918                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 919                         if (ret && !icd->error)
 920                                 icd->error = ret;
 921                 }
 922         } else {
 923                 icd->error = io_u->error;
 924                 io_u_log_error(td, io_u);
 925         }
 926 }
 927
 928 static void init_icd(struct io_completion_data *icd, int nr)
 929 {
 930         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 931
 932         icd->nr = nr;
 933
 934         icd->error = 0;
 935         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 936 }
 937
 938 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 939                           struct io_completion_data *icd)
 940 {
 941         struct io_u *io_u;
 942         int i;
 943
 944         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 945                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 946
 947                 io_completed(td, io_u, icd);
 948                 put_io_u(td, io_u);
 949         }
 950 }
 951
 952 /*
 953  * Complete a single io_u for the sync engines.
 954  */
 955 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 956 {
 957         struct io_completion_data icd;
 958
 959         init_icd(&icd, 1);
 960         io_completed(td, io_u, &icd);
 961         put_io_u(td, io_u);
 962
 963         if (!icd.error)
 964                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 965
 966         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 967         return -1;
 968 }
 969
 970 /*
 971  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 972  */
 973 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events)
 974 {
 975         struct io_completion_data icd;
 976         struct timespec *tvp = NULL;
 977         int ret;
 978         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 979
 980         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_events);
 981
 982         if (!min_events)
 983                 tvp = &ts;
 984
 985         ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, tvp);
 986         if (ret < 0) {
 987                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
 988                 return ret;
 989         } else if (!ret)
 990                 return ret;
 991
 992         init_icd(&icd, ret);
 993         ios_completed(td, &icd);
 994         if (!icd.error)
 995                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 996
 997         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
 998         return -1;
 999 }
1000
1001 /*
1002  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1003  */
1004 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1005 {
1006         unsigned long slat_time;
1007
1008         slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1009         add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
1010 }
1011
1012 /*
1013  * "randomly" fill the buffer contents
1014  */
1015 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1016                       unsigned int max_bs)
1017 {
1018         long *ptr = io_u->buf;
1019
1020         if (!td->o.zero_buffers) {
1021                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1022                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1023                         ptr++;
1024                 }
1025         } else
1026                 memset(ptr, 0, max_bs);
1027 }
1028
1029 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1030 void io_u_set_timeout(struct thread_data *td)
1031 {
1032         assert(td->cur_depth);
1033
1034         td->timer.it_interval.tv_sec = 0;
1035         td->timer.it_interval.tv_usec = 0;
1036         td->timer.it_value.tv_sec = IO_U_TIMEOUT + IO_U_TIMEOUT_INC;
1037         td->timer.it_value.tv_usec = 0;
1038         setitimer(ITIMER_REAL, &td->timer, NULL);
1039         fio_gettime(&td->timeout_end, NULL);
1040 }
1041
1042 static void io_u_dump(struct io_u *io_u)
1043 {
1044         unsigned long t_start = mtime_since_now(&io_u->start_time);
1045         unsigned long t_issue = mtime_since_now(&io_u->issue_time);
1046
1047         log_err("io_u=%p, t_start=%lu, t_issue=%lu\n", io_u, t_start, t_issue);
1048         log_err("  buf=%p/%p, len=%lu/%lu, offset=%llu\n", io_u->buf,
1049                                                 io_u->xfer_buf, io_u->buflen,
1050                                                 io_u->xfer_buflen,
1051                                                 io_u->offset);
1052         log_err("  ddir=%d, fname=%s\n", io_u->ddir, io_u->file->file_name);
1053 }
1054 #else
1055 void io_u_set_timeout(struct thread_data fio_unused *td)
1056 {
1057 }
1058 #endif
1059
1060 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1061 static void io_u_timeout_handler(int fio_unused sig)
1062 {
1063         struct thread_data *td, *__td;
1064         pid_t pid = getpid();
1065         struct flist_head *entry;
1066         struct io_u *io_u;
1067         int i;
1068
1069         log_err("fio: io_u timeout\n");
1070
1071         /*
1072          * TLS would be nice...
1073          */
1074         td = NULL;
1075         for_each_td(__td, i) {
1076                 if (__td->pid == pid) {
1077                         td = __td;
1078                         break;
1079                 }
1080         }
1081
1082         if (!td) {
1083                 log_err("fio: io_u timeout, can't find job\n");
1084                 exit(1);
1085         }
1086
1087         if (!td->cur_depth) {
1088                 log_err("fio: timeout without pending work?\n");
1089                 return;
1090         }
1091
1092         log_err("fio: io_u timeout: job=%s, pid=%d\n", td->o.name, td->pid);
1093
1094         flist_for_each(entry, &td->io_u_busylist) {
1095                 io_u = flist_entry(entry, struct io_u, list);
1096
1097                 io_u_dump(io_u);
1098         }
1099
1100         td_verror(td, ETIMEDOUT, "io_u timeout");
1101         exit(1);
1102 }
1103 #endif
1104
1105 void io_u_init_timeout(void)
1106 {
1107 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1108         signal(SIGALRM, io_u_timeout_handler);
1109 #endif
1110 }