io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->io_axmap 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 uint64_t block)
  29 {
  30         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Mark a given offset as used in the map.
  35  */
  36 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  37 {
  38         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned int nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45
  46         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  47                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  48
  49         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  51 }
  52
  53 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  54                            enum fio_ddir ddir)
  55 {
  56         uint64_t max_blocks;
  57         uint64_t max_size;
  58
  59         assert(ddir_rw(ddir));
  60
  61         /*
  62          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  63          */
  64         max_size = f->io_size;
  65         if (max_size > f->real_file_size)
  66                 max_size = f->real_file_size;
  67
  68         if (td->o.zone_range)
  69                 max_size = td->o.zone_range;
  70
  71         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  72         if (!max_blocks)
  73                 return 0;
  74
  75         return max_blocks;
  76 }
  77
  78 struct rand_off {
  79         struct flist_head list;
  80         uint64_t off;
  81 };
  82
  83 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  84                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  85 {
  86         uint64_t r, lastb;
  87
  88         lastb = last_block(td, f, ddir);
  89         if (!lastb)
  90                 return 1;
  91
  92         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  93                 r = __rand(&td->__random_state);
  94
  95                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
  96
  97                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) FRAND_MAX + 1.0));
  98         } else {
  99                 uint64_t off = 0;
 100
 101                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off, lastb))
 102                         return 1;
 103
 104                 *b = off;
 105         }
 106
 107         /*
 108          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 109          */
 110         if (!file_randommap(td, f))
 111                 goto ret;
 112
 113         /*
 114          * calculate map offset and check if it's free
 115          */
 116         if (random_map_free(f, *b))
 117                 goto ret;
 118
 119         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 120                                                 (unsigned long long) *b);
 121
 122         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 123         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 124                 return 1;
 125 ret:
 126         return 0;
 127 }
 128
 129 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 130                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 131                                        uint64_t *b)
 132 {
 133         *b = zipf_next(&f->zipf);
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 138                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 139                                          uint64_t *b)
 140 {
 141         *b = pareto_next(&f->zipf);
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 146 {
 147         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 148         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 149
 150         return r1->off - r2->off;
 151 }
 152
 153 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 154                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 155 {
 156         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 157                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 158         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 159                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 160         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 161                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 162
 163         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 164         return 1;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 169  * specified.
 170  */
 171 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 172 {
 173         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 174                 return 0;
 175         if (!td_random(td))
 176                 return 0;
 177         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 178                 return 0;
 179         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 180                 return 0;
 181
 182         return 1;
 183 }
 184
 185 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 186 {
 187         unsigned int v;
 188         unsigned long r;
 189
 190         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 191                 return 1;
 192
 193         r = __rand(&td->__seq_rand_state[ddir]);
 194         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 195
 196         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 197 }
 198
 199 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 200                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 201 {
 202         struct rand_off *r;
 203         int i, ret = 1;
 204
 205         if (!should_sort_io(td))
 206                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 207
 208         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 209                 struct rand_off *r;
 210 fetch:
 211                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 212                 flist_del(&r->list);
 213                 *b = r->off;
 214                 free(r);
 215                 return 0;
 216         }
 217
 218         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 219                 r = malloc(sizeof(*r));
 220
 221                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 222                 if (ret) {
 223                         free(r);
 224                         break;
 225                 }
 226
 227                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 228         }
 229
 230         if (ret && !i)
 231                 return ret;
 232
 233         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 234         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 235         goto fetch;
 236 }
 237
 238 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 239                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 240 {
 241         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 242                 return 0;
 243
 244         if (td->o.time_based) {
 245                 fio_file_reset(td, f);
 246                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 247                         return 0;
 248         }
 249
 250         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 251                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos,
 252                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 253         return 1;
 254 }
 255
 256 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 257                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 258 {
 259         struct thread_options *o = &td->o;
 260
 261         assert(ddir_rw(ddir));
 262
 263         if (f->last_pos >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 264             o->time_based)
 265                 f->last_pos = f->last_pos - f->io_size;
 266
 267         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 268                 uint64_t pos;
 269
 270                 if (f->last_pos == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 271                         f->last_pos = f->real_file_size;
 272
 273                 pos = f->last_pos - f->file_offset;
 274                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 275                         pos += o->ddir_seq_add;
 276
 277                         /*
 278                          * If we reach beyond the end of the file
 279                          * with holed IO, wrap around to the
 280                          * beginning again.
 281                          */
 282                         if (pos >= f->real_file_size)
 283                                 pos = f->file_offset;
 284                 }
 285
 286                 *offset = pos;
 287                 return 0;
 288         }
 289
 290         return 1;
 291 }
 292
 293 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 294                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 295                           unsigned int *is_random)
 296 {
 297         struct fio_file *f = io_u->file;
 298         uint64_t b, offset;
 299         int ret;
 300
 301         assert(ddir_rw(ddir));
 302
 303         b = offset = -1ULL;
 304
 305         if (rw_seq) {
 306                 if (td_random(td)) {
 307                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 308                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 309                                 *is_random = 1;
 310                         } else {
 311                                 *is_random = 0;
 312                                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 313                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 314                                 if (ret)
 315                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 316                         }
 317                 } else {
 318                         *is_random = 0;
 319                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 320                 }
 321         } else {
 322                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 323                 *is_random = 0;
 324
 325                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 326                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 327                         if (ret) {
 328                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 329                                 *is_random = 0;
 330                         }
 331                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 332                         if (f->last_start != -1ULL)
 333                                 offset = f->last_start - f->file_offset;
 334                         else
 335                                 offset = 0;
 336                         ret = 0;
 337                 } else {
 338                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 339                         ret = 1;
 340                 }
 341         }
 342
 343         if (!ret) {
 344                 if (offset != -1ULL)
 345                         io_u->offset = offset;
 346                 else if (b != -1ULL)
 347                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 348                 else {
 349                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 350                         ret = 1;
 351                 }
 352         }
 353
 354         return ret;
 355 }
 356
 357 /*
 358  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 359  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 360  * the last io issued.
 361  */
 362 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 363                              unsigned int *is_random)
 364 {
 365         struct fio_file *f = io_u->file;
 366         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 367         int rw_seq_hit = 0;
 368
 369         assert(ddir_rw(ddir));
 370
 371         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 372                 rw_seq_hit = 1;
 373                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 374         }
 375
 376         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 377                 return 1;
 378
 379         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 380                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 381                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 382                                         (unsigned long long) f->io_size);
 383                 return 1;
 384         }
 385
 386         io_u->offset += f->file_offset;
 387         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 388                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 389                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 390                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 391                 return 1;
 392         }
 393
 394         return 0;
 395 }
 396
 397 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 398                            unsigned int *is_random)
 399 {
 400         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 401                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 402
 403                 if (ops->fill_io_u_off)
 404                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 405         }
 406
 407         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 408 }
 409
 410 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 411                             unsigned int buflen)
 412 {
 413         struct fio_file *f = io_u->file;
 414
 415         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 416 }
 417
 418 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 419                                       unsigned int is_random)
 420 {
 421         int ddir = io_u->ddir;
 422         unsigned int buflen = 0;
 423         unsigned int minbs, maxbs;
 424         unsigned long r;
 425
 426         assert(ddir_rw(ddir));
 427
 428         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 429                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 430
 431         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 432         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 433
 434         if (minbs == maxbs)
 435                 return minbs;
 436
 437         /*
 438          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 439          */
 440         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 441                 return 0;
 442
 443         do {
 444                 r = __rand(&td->__bsrange_state);
 445
 446                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 447                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 448                                         (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 449                         if (buflen < minbs)
 450                                 buflen = minbs;
 451                 } else {
 452                         long perc = 0;
 453                         unsigned int i;
 454
 455                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 456                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 457
 458                                 buflen = bsp->bs;
 459                                 perc += bsp->perc;
 460                                 if ((r <= ((FRAND_MAX / 100L) * perc)) &&
 461                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 462                                         break;
 463                         }
 464                 }
 465
 466                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 467                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 468                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 469
 470                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 471                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 472
 473         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 474
 475         return buflen;
 476 }
 477
 478 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 479                                     unsigned int is_random)
 480 {
 481         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 482                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 483
 484                 if (ops->fill_io_u_size)
 485                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 486         }
 487
 488         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 489 }
 490
 491 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 492 {
 493         unsigned int diff;
 494
 495         /*
 496          * we do time or byte based switch. this is needed because
 497          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 498          * whereas reads do not.
 499          */
 500         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 501         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 502 }
 503
 504 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 505 {
 506         unsigned int v;
 507         unsigned long r;
 508
 509         r = __rand(&td->__rwmix_state);
 510         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 511
 512         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 513                 return DDIR_READ;
 514
 515         return DDIR_WRITE;
 516 }
 517
 518 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 519 {
 520         /*
 521          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 522          * not to skew our latency numbers.
 523          *
 524          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 525          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 526          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 527          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 528          */
 529         while (td->io_u_in_flight) {
 530                 int fio_unused ret;
 531
 532                 ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
 533         }
 534 }
 535
 536 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 537 {
 538         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 539         struct timeval t;
 540         long usec;
 541
 542         assert(ddir_rw(ddir));
 543
 544         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 545                 return ddir;
 546
 547         /*
 548          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 549          * should switch.
 550          */
 551         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 552                 /*
 553                  * Other direction does not have too much pending, switch
 554                  */
 555                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 556                         return odir;
 557
 558                 /*
 559                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 560                  * and deduct from both.
 561                  */
 562                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 563                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 564                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 565                 } else {
 566                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 567                         ddir = odir;
 568                 }
 569         } else
 570                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 571
 572         io_u_quiesce(td);
 573
 574         fio_gettime(&t, NULL);
 575         usec_sleep(td, usec);
 576         usec = utime_since_now(&t);
 577
 578         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 579
 580         odir = ddir ^ 1;
 581         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 582                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 583
 584         if (ddir_trim(ddir))
 585                 return ddir;
 586
 587         return ddir;
 588 }
 589
 590 /*
 591  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 592  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 593  * necessary.
 594  */
 595 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 596 {
 597         enum fio_ddir ddir;
 598
 599         /*
 600          * see if it's time to fsync
 601          */
 602         if (td->o.fsync_blocks &&
 603            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 604              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 605                 return DDIR_SYNC;
 606
 607         /*
 608          * see if it's time to fdatasync
 609          */
 610         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 611            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 612              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 613                 return DDIR_DATASYNC;
 614
 615         /*
 616          * see if it's time to sync_file_range
 617          */
 618         if (td->sync_file_range_nr &&
 619            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 620              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 621                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 622
 623         if (td_rw(td)) {
 624                 /*
 625                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 626                  */
 627                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 628                         /*
 629                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 630                          * one data direction, to avoid overflowing the
 631                          * ranges too much
 632                          */
 633                         ddir = get_rand_ddir(td);
 634
 635                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 636                                 set_rwmix_bytes(td);
 637
 638                         td->rwmix_ddir = ddir;
 639                 }
 640                 ddir = td->rwmix_ddir;
 641         } else if (td_read(td))
 642                 ddir = DDIR_READ;
 643         else if (td_write(td))
 644                 ddir = DDIR_WRITE;
 645         else
 646                 ddir = DDIR_TRIM;
 647
 648         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 649         return td->rwmix_ddir;
 650 }
 651
 652 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 653 {
 654         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
 655
 656         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 657             td->o.barrier_blocks &&
 658            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 659              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 660                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 661 }
 662
 663 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 664 {
 665         unsigned int ret = put_file(td, f);
 666
 667         if (ret)
 668                 td_verror(td, ret, "file close");
 669 }
 670
 671 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 672 {
 673         td_io_u_lock(td);
 674
 675         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 676                 put_file_log(td, io_u->file);
 677
 678         io_u->file = NULL;
 679         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 680
 681         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 682                 td->cur_depth--;
 683         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 684         td_io_u_unlock(td);
 685         td_io_u_free_notify(td);
 686 }
 687
 688 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 689 {
 690         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 691         put_io_u(td, io_u);
 692 }
 693
 694 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 695 {
 696         struct io_u *__io_u = *io_u;
 697         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 698
 699         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 700
 701         td_io_u_lock(td);
 702
 703         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 704         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 705                 td->io_issues[ddir]--;
 706
 707         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 708         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 709                 td->cur_depth--;
 710
 711         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 712         td_io_u_unlock(td);
 713         *io_u = NULL;
 714 }
 715
 716 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 717 {
 718         unsigned int is_random;
 719
 720         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 721                 goto out;
 722
 723         set_rw_ddir(td, io_u);
 724
 725         /*
 726          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 727          */
 728         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 729                 goto out;
 730
 731         /*
 732          * See if it's time to switch to a new zone
 733          */
 734         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 735                 struct fio_file *f = io_u->file;
 736
 737                 td->zone_bytes = 0;
 738                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 739
 740                 /*
 741                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 742                  */
 743                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 744                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 745                 f->last_pos = f->file_offset;
 746                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 747         }
 748
 749         /*
 750          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 751          * position.
 752          */
 753         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 754                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 755                 return 1;
 756         }
 757
 758         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 759         if (!io_u->buflen) {
 760                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 761                 return 1;
 762         }
 763
 764         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 765                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 766                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 767                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 768                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 769                 return 1;
 770         }
 771
 772         /*
 773          * mark entry before potentially trimming io_u
 774          */
 775         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 776                 mark_random_map(td, io_u);
 777
 778 out:
 779         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 780         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 781         return 0;
 782 }
 783
 784 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 785 {
 786         int idx = 0;
 787
 788         switch (nr) {
 789         default:
 790                 idx = 6;
 791                 break;
 792         case 33 ... 64:
 793                 idx = 5;
 794                 break;
 795         case 17 ... 32:
 796                 idx = 4;
 797                 break;
 798         case 9 ... 16:
 799                 idx = 3;
 800                 break;
 801         case 5 ... 8:
 802                 idx = 2;
 803                 break;
 804         case 1 ... 4:
 805                 idx = 1;
 806         case 0:
 807                 break;
 808         }
 809
 810         map[idx]++;
 811 }
 812
 813 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 814 {
 815         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 816         td->ts.total_submit++;
 817 }
 818
 819 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 820 {
 821         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 822         td->ts.total_complete++;
 823 }
 824
 825 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 826 {
 827         int idx = 0;
 828
 829         switch (td->cur_depth) {
 830         default:
 831                 idx = 6;
 832                 break;
 833         case 32 ... 63:
 834                 idx = 5;
 835                 break;
 836         case 16 ... 31:
 837                 idx = 4;
 838                 break;
 839         case 8 ... 15:
 840                 idx = 3;
 841                 break;
 842         case 4 ... 7:
 843                 idx = 2;
 844                 break;
 845         case 2 ... 3:
 846                 idx = 1;
 847         case 1:
 848                 break;
 849         }
 850
 851         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 852 }
 853
 854 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 855 {
 856         int idx = 0;
 857
 858         assert(usec < 1000);
 859
 860         switch (usec) {
 861         case 750 ... 999:
 862                 idx = 9;
 863                 break;
 864         case 500 ... 749:
 865                 idx = 8;
 866                 break;
 867         case 250 ... 499:
 868                 idx = 7;
 869                 break;
 870         case 100 ... 249:
 871                 idx = 6;
 872                 break;
 873         case 50 ... 99:
 874                 idx = 5;
 875                 break;
 876         case 20 ... 49:
 877                 idx = 4;
 878                 break;
 879         case 10 ... 19:
 880                 idx = 3;
 881                 break;
 882         case 4 ... 9:
 883                 idx = 2;
 884                 break;
 885         case 2 ... 3:
 886                 idx = 1;
 887         case 0 ... 1:
 888                 break;
 889         }
 890
 891         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 892         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 893 }
 894
 895 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 896 {
 897         int idx = 0;
 898
 899         switch (msec) {
 900         default:
 901                 idx = 11;
 902                 break;
 903         case 1000 ... 1999:
 904                 idx = 10;
 905                 break;
 906         case 750 ... 999:
 907                 idx = 9;
 908                 break;
 909         case 500 ... 749:
 910                 idx = 8;
 911                 break;
 912         case 250 ... 499:
 913                 idx = 7;
 914                 break;
 915         case 100 ... 249:
 916                 idx = 6;
 917                 break;
 918         case 50 ... 99:
 919                 idx = 5;
 920                 break;
 921         case 20 ... 49:
 922                 idx = 4;
 923                 break;
 924         case 10 ... 19:
 925                 idx = 3;
 926                 break;
 927         case 4 ... 9:
 928                 idx = 2;
 929                 break;
 930         case 2 ... 3:
 931                 idx = 1;
 932         case 0 ... 1:
 933                 break;
 934         }
 935
 936         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 937         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 938 }
 939
 940 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 941 {
 942         if (usec < 1000)
 943                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 944         else
 945                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 946 }
 947
 948 /*
 949  * Get next file to service by choosing one at random
 950  */
 951 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 952                                            enum fio_file_flags goodf,
 953                                            enum fio_file_flags badf)
 954 {
 955         struct fio_file *f;
 956         int fno;
 957
 958         do {
 959                 int opened = 0;
 960                 unsigned long r;
 961
 962                 r = __rand(&td->__next_file_state);
 963                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 964                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 965
 966                 f = td->files[fno];
 967                 if (fio_file_done(f))
 968                         continue;
 969
 970                 if (!fio_file_open(f)) {
 971                         int err;
 972
 973                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
 974                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 975
 976                         err = td_io_open_file(td, f);
 977                         if (err)
 978                                 continue;
 979                         opened = 1;
 980                 }
 981
 982                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 983                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 984                         return f;
 985                 }
 986                 if (opened)
 987                         td_io_close_file(td, f);
 988         } while (1);
 989 }
 990
 991 /*
 992  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 993  */
 994 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 995                                          int badf)
 996 {
 997         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 998         struct fio_file *f;
 999
1000         do {
1001                 int opened = 0;
1002
1003                 f = td->files[td->next_file];
1004
1005                 td->next_file++;
1006                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1007                         td->next_file = 0;
1008
1009                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1010                 if (fio_file_done(f)) {
1011                         f = NULL;
1012                         continue;
1013                 }
1014
1015                 if (!fio_file_open(f)) {
1016                         int err;
1017
1018                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1019                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1020
1021                         err = td_io_open_file(td, f);
1022                         if (err) {
1023                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1024                                         err, f->file_name);
1025                                 f = NULL;
1026                                 continue;
1027                         }
1028                         opened = 1;
1029                 }
1030
1031                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1032                                                                 f->flags);
1033                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1034                         break;
1035
1036                 if (opened)
1037                         td_io_close_file(td, f);
1038
1039                 f = NULL;
1040         } while (td->next_file != old_next_file);
1041
1042         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1043         return f;
1044 }
1045
1046 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1047 {
1048         struct fio_file *f;
1049
1050         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1051
1052         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1053                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1054                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1055                                                   td->nr_done_files,
1056                                                   td->o.nr_files);
1057                 return NULL;
1058         }
1059
1060         f = td->file_service_file;
1061         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1062                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1063                         goto out;
1064                 if (td->file_service_left--)
1065                         goto out;
1066         }
1067
1068         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1069             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1070                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1071         else
1072                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1073
1074         if (IS_ERR(f))
1075                 return f;
1076
1077         td->file_service_file = f;
1078         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1079 out:
1080         if (f)
1081                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1082         else
1083                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1084         return f;
1085 }
1086
1087 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1088 {
1089         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1090                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1091
1092                 if (ops->get_next_file)
1093                         return ops->get_next_file(td);
1094         }
1095
1096         return __get_next_file(td);
1097 }
1098
1099 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1100 {
1101         struct fio_file *f;
1102
1103         do {
1104                 f = get_next_file(td);
1105                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1106                         return PTR_ERR(f);
1107
1108                 io_u->file = f;
1109                 get_file(f);
1110
1111                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1112                         break;
1113
1114                 put_file_log(td, f);
1115                 td_io_close_file(td, f);
1116                 io_u->file = NULL;
1117                 fio_file_set_done(f);
1118                 td->nr_done_files++;
1119                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1120                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1121         } while (1);
1122
1123         return 0;
1124 }
1125
1126 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1127                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1128 {
1129         if (!td->error)
1130                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1131         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1132         icd->error = ETIMEDOUT;
1133 }
1134
1135 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1136 {
1137         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1138         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1139         td->latency_failed = 0;
1140 }
1141
1142 /*
1143  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1144  * are at QD=1, then it's time to give up.
1145  */
1146 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1147 {
1148         if (td->latency_qd == 1)
1149                 return 1;
1150
1151         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1152
1153         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1154                 td->latency_qd_low--;
1155
1156         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1157
1158         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1159
1160         /*
1161          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1162          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1163          */
1164         io_u_quiesce(td);
1165         lat_new_cycle(td);
1166         return 0;
1167 }
1168
1169 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1170 {
1171         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1172                 return __lat_target_failed(td);
1173
1174         td->latency_failed++;
1175         return 0;
1176 }
1177
1178 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1179 {
1180         td->latency_end_run = 0;
1181
1182         if (td->o.latency_target) {
1183                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1184                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1185                 td->latency_qd = 1;
1186                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1187                 td->latency_qd_low = 1;
1188                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1189         } else
1190                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1191 }
1192
1193 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1194 {
1195         if (!td->latency_end_run)
1196                 lat_target_init(td);
1197 }
1198
1199 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1200 {
1201         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1202         struct thread_options *o = &td->o;
1203
1204         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1205
1206         /*
1207          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1208          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1209          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1210          */
1211         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1212                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1213         else
1214                 td->latency_qd *= 2;
1215
1216         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1217                 td->latency_qd = o->iodepth;
1218
1219         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1220
1221         /*
1222          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1223          * we get only the results from the targeted depth.
1224          */
1225         if (td->latency_qd == qd) {
1226                 if (td->latency_end_run) {
1227                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1228                         td->done = 1;
1229                 } else {
1230                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1231                         io_u_quiesce(td);
1232                         td->latency_end_run = 1;
1233                         reset_all_stats(td);
1234                         reset_io_stats(td);
1235                 }
1236         }
1237
1238         lat_new_cycle(td);
1239 }
1240
1241 /*
1242  * Check if we can bump the queue depth
1243  */
1244 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1245 {
1246         uint64_t usec_window;
1247         uint64_t ios;
1248         double success_ios;
1249
1250         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1251         if (usec_window < td->o.latency_window)
1252                 return;
1253
1254         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1255         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1256         success_ios *= 100.0;
1257
1258         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1259
1260         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1261                 lat_target_success(td);
1262         else
1263                 __lat_target_failed(td);
1264 }
1265
1266 /*
1267  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1268  * using the full queue depth available.
1269  */
1270 int queue_full(const struct thread_data *td)
1271 {
1272         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1273
1274         if (qempty)
1275                 return 1;
1276         if (!td->o.latency_target)
1277                 return 0;
1278
1279         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1280 }
1281
1282 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1283 {
1284         struct io_u *io_u = NULL;
1285
1286         td_io_u_lock(td);
1287
1288 again:
1289         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1290                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1291         else if (!queue_full(td)) {
1292                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1293
1294                 io_u->file = NULL;
1295                 io_u->buflen = 0;
1296                 io_u->resid = 0;
1297                 io_u->end_io = NULL;
1298         }
1299
1300         if (io_u) {
1301                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1302                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1303                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1304                                  IO_U_F_VER_LIST);
1305
1306                 io_u->error = 0;
1307                 io_u->acct_ddir = -1;
1308                 td->cur_depth++;
1309                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1310                 io_u->ipo = NULL;
1311         } else if (td->o.verify_async) {
1312                 /*
1313                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1314                  * return one
1315                  */
1316                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1317                 goto again;
1318         }
1319
1320         td_io_u_unlock(td);
1321         return io_u;
1322 }
1323
1324 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1325 {
1326         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1327                 return 0;
1328
1329         if (td->trim_entries) {
1330                 int get_trim = 0;
1331
1332                 if (td->trim_batch) {
1333                         td->trim_batch--;
1334                         get_trim = 1;
1335                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1336                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1337                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1338                         if (!td->trim_batch)
1339                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1340                         get_trim = 1;
1341                 }
1342
1343                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1344                         return 1;
1345         }
1346
1347         return 0;
1348 }
1349
1350 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1351 {
1352         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1353                 return 0;
1354
1355         if (td->io_hist_len) {
1356                 int get_verify = 0;
1357
1358                 if (td->verify_batch)
1359                         get_verify = 1;
1360                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1361                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1362                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1363                         if (!td->verify_batch)
1364                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1365                         get_verify = 1;
1366                 }
1367
1368                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1369                         td->verify_batch--;
1370                         return 1;
1371                 }
1372         }
1373
1374         return 0;
1375 }
1376
1377 /*
1378  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1379  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1380  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1381  * we can expect from a device.
1382  */
1383 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1384 {
1385         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1386         uint64_t boffset;
1387         unsigned int offset;
1388         void *p, *end;
1389
1390         if (!nr_blocks)
1391                 return;
1392
1393         p = io_u->xfer_buf;
1394         boffset = io_u->offset;
1395         io_u->buf_filled_len = 0;
1396
1397         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1398                 /*
1399                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1400                  * the buffer, given by the product of the usec time
1401                  * and the actual offset.
1402                  */
1403                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1404                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1405                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1406                         offset -= sizeof(uint64_t);
1407                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1408
1409                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1410                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1411                 p += 512;
1412                 boffset += 512;
1413         }
1414 }
1415
1416 /*
1417  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1418  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1419  */
1420 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1421 {
1422         struct fio_file *f;
1423         struct io_u *io_u;
1424         int do_scramble = 0;
1425         long ret = 0;
1426
1427         io_u = __get_io_u(td);
1428         if (!io_u) {
1429                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1430                 return NULL;
1431         }
1432
1433         if (check_get_verify(td, io_u))
1434                 goto out;
1435         if (check_get_trim(td, io_u))
1436                 goto out;
1437
1438         /*
1439          * from a requeue, io_u already setup
1440          */
1441         if (io_u->file)
1442                 goto out;
1443
1444         /*
1445          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1446          */
1447         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1448                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1449                         goto err_put;
1450         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1451                 ret = -EBUSY;
1452                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1453                 goto err_put;
1454         }
1455
1456         f = io_u->file;
1457         if (!f) {
1458                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1459                 goto err_put;
1460         }
1461
1462         assert(fio_file_open(f));
1463
1464         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1465                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1466                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1467                         goto err_put;
1468                 }
1469
1470                 f->last_start = io_u->offset;
1471                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1472
1473                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1474                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1475                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1476                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1477                                         io_u->xfer_buflen);
1478                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1479                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1480                                 do_scramble = 1;
1481                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1482                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1483                                 do_scramble = 0;
1484                         }
1485                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1486                         /*
1487                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1488                          * buffer is used for writes it is refilled.
1489                          */
1490                         io_u->buf_filled_len = 0;
1491                 }
1492         }
1493
1494         /*
1495          * Set io data pointers.
1496          */
1497         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1498         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1499
1500 out:
1501         assert(io_u->file);
1502         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1503                 if (!td->o.disable_slat)
1504                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1505                 if (do_scramble)
1506                         small_content_scramble(io_u);
1507                 return io_u;
1508         }
1509 err_put:
1510         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1511         put_io_u(td, io_u);
1512         return ERR_PTR(ret);
1513 }
1514
1515 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1516 {
1517         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1518
1519         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1520                 return;
1521
1522         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1523                 io_u->file ? " on file " : "",
1524                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1525                 strerror(io_u->error),
1526                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1527                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1528
1529         if (!td->error)
1530                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1531 }
1532
1533 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1534 {
1535         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1536                 && td->o.disable_bw;
1537 }
1538
1539 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1540                                   struct io_completion_data *icd,
1541                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1542 {
1543         unsigned long lusec = 0;
1544
1545         if (!gtod_reduce(td))
1546                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1547
1548         if (!td->o.disable_lat) {
1549                 unsigned long tusec;
1550
1551                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1552                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1553
1554                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1555                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1556
1557                         if (ops->io_u_lat)
1558                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1559                 }
1560
1561                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1562                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1563                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1564                         if (lat_target_failed(td))
1565                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1566                 }
1567         }
1568
1569         if (!td->o.disable_clat) {
1570                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1571                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1572         }
1573
1574         if (!td->o.disable_bw)
1575                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1576
1577         if (!gtod_reduce(td))
1578                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1579 }
1580
1581 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1582 {
1583         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1584
1585         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1586         bps = td->rate_bps[ddir];
1587         secs = bytes / bps;
1588         remainder = bytes % bps;
1589         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1590 }
1591
1592 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1593                          struct io_completion_data *icd)
1594 {
1595         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1596         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1597         struct fio_file *f = io_u->file;
1598
1599         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1600
1601         td_io_u_lock(td);
1602         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1603         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1604
1605         /*
1606          * Mark IO ok to verify
1607          */
1608         if (io_u->ipo) {
1609                 /*
1610                  * Remove errored entry from the verification list
1611                  */
1612                 if (io_u->error)
1613                         unlog_io_piece(td, io_u);
1614                 else {
1615                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1616                         write_barrier();
1617                 }
1618         }
1619
1620         td_io_u_unlock(td);
1621
1622         if (ddir_sync(ddir)) {
1623                 td->last_was_sync = 1;
1624                 if (f) {
1625                         f->first_write = -1ULL;
1626                         f->last_write = -1ULL;
1627                 }
1628                 return;
1629         }
1630
1631         td->last_was_sync = 0;
1632         td->last_ddir = ddir;
1633
1634         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1635                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1636                 const enum fio_ddir oddir = ddir ^ 1;
1637                 int ret;
1638
1639                 td->io_blocks[ddir]++;
1640                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1641                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1642
1643                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1644                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1645
1646                 if (ddir == DDIR_WRITE && f) {
1647                         if (f->first_write == -1ULL ||
1648                             io_u->offset < f->first_write)
1649                                 f->first_write = io_u->offset;
1650                         if (f->last_write == -1ULL ||
1651                             ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1652                                 f->last_write = io_u->offset + bytes;
1653                 }
1654
1655                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1656                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1657                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1658
1659                         if (__should_check_rate(td, ddir)) {
1660                                 td->rate_pending_usleep[ddir] =
1661                                         (usec_for_io(td, ddir) -
1662                                          utime_since_now(&td->start));
1663                         }
1664                         if (ddir != DDIR_TRIM &&
1665                             __should_check_rate(td, oddir)) {
1666                                 td->rate_pending_usleep[oddir] =
1667                                         (usec_for_io(td, oddir) -
1668                                          utime_since_now(&td->start));
1669                         }
1670                 }
1671
1672                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1673
1674                 if (io_u->end_io) {
1675                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1676                         io_u = *io_u_ptr;
1677                         if (ret && !icd->error)
1678                                 icd->error = ret;
1679                 }
1680         } else if (io_u->error) {
1681                 icd->error = io_u->error;
1682                 io_u_log_error(td, io_u);
1683         }
1684         if (icd->error) {
1685                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1686
1687                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1688                         return;
1689
1690                 /*
1691                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1692                  * and clear all the errors.
1693                  */
1694                 update_error_count(td, icd->error);
1695                 td_clear_error(td);
1696                 icd->error = 0;
1697                 if (io_u)
1698                         io_u->error = 0;
1699         }
1700 }
1701
1702 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1703                      int nr)
1704 {
1705         int ddir;
1706
1707         if (!gtod_reduce(td))
1708                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1709
1710         icd->nr = nr;
1711
1712         icd->error = 0;
1713         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1714                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1715 }
1716
1717 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1718                           struct io_completion_data *icd)
1719 {
1720         struct io_u *io_u;
1721         int i;
1722
1723         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1724                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1725
1726                 io_completed(td, &io_u, icd);
1727
1728                 if (io_u)
1729                         put_io_u(td, io_u);
1730         }
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Complete a single io_u for the sync engines.
1735  */
1736 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1737                        uint64_t *bytes)
1738 {
1739         struct io_completion_data icd;
1740
1741         init_icd(td, &icd, 1);
1742         io_completed(td, &io_u, &icd);
1743
1744         if (io_u)
1745                 put_io_u(td, io_u);
1746
1747         if (icd.error) {
1748                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1749                 return -1;
1750         }
1751
1752         if (bytes) {
1753                 int ddir;
1754
1755                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1756                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1757         }
1758
1759         return 0;
1760 }
1761
1762 /*
1763  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1764  */
1765 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1766                          uint64_t *bytes)
1767 {
1768         struct io_completion_data icd;
1769         struct timespec *tvp = NULL;
1770         int ret;
1771         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1772
1773         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1774
1775         if (!min_evts)
1776                 tvp = &ts;
1777         else if (min_evts > td->cur_depth)
1778                 min_evts = td->cur_depth;
1779
1780         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1781         if (ret < 0) {
1782                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1783                 return ret;
1784         } else if (!ret)
1785                 return ret;
1786
1787         init_icd(td, &icd, ret);
1788         ios_completed(td, &icd);
1789         if (icd.error) {
1790                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1791                 return -1;
1792         }
1793
1794         if (bytes) {
1795                 int ddir;
1796
1797                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1798                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1799         }
1800
1801         return 0;
1802 }
1803
1804 /*
1805  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1806  */
1807 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1808 {
1809         if (!td->o.disable_slat) {
1810                 unsigned long slat_time;
1811
1812                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1813                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1814                                 io_u->offset);
1815         }
1816 }
1817
1818 /*
1819  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1820  */
1821 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1822 {
1823         unsigned int v;
1824         unsigned long r;
1825
1826         if (!td->o.dedupe_percentage)
1827                 return &td->buf_state;
1828         else if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1829                 return &td->buf_state_prev;
1830
1831         r = __rand(&td->dedupe_state);
1832         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1833
1834         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1835                 return &td->buf_state_prev;
1836
1837         return &td->buf_state;
1838 }
1839
1840 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1841 {
1842         if (rs == &td->buf_state)
1843                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1844 }
1845
1846 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1847                     unsigned int max_bs)
1848 {
1849         if (td->o.buffer_pattern_bytes)
1850                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1851         else if (!td->o.zero_buffers) {
1852                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1853                 struct frand_state *rs;
1854                 unsigned int left = max_bs;
1855
1856                 do {
1857                         rs = get_buf_state(td);
1858
1859                         min_write = min(min_write, left);
1860
1861                         if (perc) {
1862                                 unsigned int seg = min_write;
1863
1864                                 seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1865                                 if (!seg)
1866                                         seg = min_write;
1867
1868                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc, seg,
1869                                                                 min_write);
1870                         } else
1871                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
1872
1873                         buf += min_write;
1874                         left -= min_write;
1875                         save_buf_state(td, rs);
1876                 } while (left);
1877         } else
1878                 memset(buf, 0, max_bs);
1879 }
1880
1881 /*
1882  * "randomly" fill the buffer contents
1883  */
1884 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1885                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1886 {
1887         io_u->buf_filled_len = 0;
1888         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1889 }