io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13
  14 struct io_completion_data {
  15         int nr;                         /* input */
  16
  17         int error;                      /* output */
  18         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  19         struct timeval time;            /* output */
  20 };
  21
  22 /*
  23  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  24  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  25  */
  26 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  27 {
  28         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  29         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  30
  31         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  32
  33         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  34 }
  35
  36 /*
  37  * Mark a given offset as used in the map.
  38  */
  39 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  40 {
  41         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  42         struct fio_file *f = io_u->file;
  43         unsigned long long block;
  44         unsigned int blocks, nr_blocks;
  45         int busy_check;
  46
  47         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  48         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  49         blocks = 0;
  50         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
  51
  52         while (nr_blocks) {
  53                 unsigned int idx, bit;
  54                 unsigned long mask, this_blocks;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if (!busy_check) {
  61                         blocks = nr_blocks;
  62                         break;
  63                 }
  64                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  65                         break;
  66
  67                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  68                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  69
  70                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  71
  72                 this_blocks = nr_blocks;
  73                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  74                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  75
  76                 do {
  77                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  78                                 mask = -1UL;
  79                         else
  80                                 mask = ((1UL << this_blocks) - 1) << bit;
  81
  82                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
  83                                 break;
  84
  85                         this_blocks--;
  86                 } while (this_blocks);
  87
  88                 if (!this_blocks)
  89                         break;
  90
  91                 f->file_map[idx] |= mask;
  92                 nr_blocks -= this_blocks;
  93                 blocks += this_blocks;
  94                 block += this_blocks;
  95         }
  96
  97         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  98                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  99 }
 100
 101 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 102                                      enum fio_ddir ddir)
 103 {
 104         unsigned long long max_blocks;
 105         unsigned long long max_size;
 106
 107         assert(ddir_rw(ddir));
 108
 109         /*
 110          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
 111          */
 112         max_size = f->io_size;
 113         if (max_size > f->real_file_size)
 114                 max_size = f->real_file_size;
 115
 116         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 117         if (!max_blocks)
 118                 return 0;
 119
 120         return max_blocks;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Return the next free block in the map.
 125  */
 126 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 127                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 128 {
 129         unsigned long long block, min_bs = td->o.rw_min_bs, lastb;
 130         int i;
 131
 132         lastb = last_block(td, f, ddir);
 133         if (!lastb)
 134                 return 1;
 135
 136         i = f->last_free_lookup;
 137         block = i * BLOCKS_PER_MAP;
 138         while (block * min_bs < f->real_file_size &&
 139                 block * min_bs < f->io_size) {
 140                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
 141                         block += ffz(f->file_map[i]);
 142                         if (block > lastb)
 143                                 break;
 144                         f->last_free_lookup = i;
 145                         *b = block;
 146                         return 0;
 147                 }
 148
 149                 block += BLOCKS_PER_MAP;
 150                 i++;
 151         }
 152
 153         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 154         return 1;
 155 }
 156
 157 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 158                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 159 {
 160         unsigned long long r, lastb;
 161         int loops = 5;
 162
 163         lastb = last_block(td, f, ddir);
 164         if (!lastb)
 165                 return 1;
 166
 167         if (f->failed_rands >= 200)
 168                 goto ffz;
 169
 170         do {
 171                 if (td->o.use_os_rand) {
 172                         r = os_random_long(&td->random_state);
 173                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 174                 } else {
 175                         r = __rand(&td->__random_state);
 176                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) FRAND_MAX + 1.0));
 177                 }
 178
 179                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 180
 181
 182                 /*
 183                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 184                  */
 185                 if (!file_randommap(td, f))
 186                         goto ret_good;
 187
 188                 /*
 189                  * calculate map offset and check if it's free
 190                  */
 191                 if (random_map_free(f, *b))
 192                         goto ret_good;
 193
 194                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 195                                                                         *b);
 196         } while (--loops);
 197
 198         if (!f->failed_rands++)
 199                 f->last_free_lookup = 0;
 200
 201         /*
 202          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 203          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 204          * block from there.
 205          */
 206         loops = 10;
 207         do {
 208                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 209                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 210                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 211                         goto ret;
 212
 213                 if (td->o.use_os_rand)
 214                         r = os_random_long(&td->random_state);
 215                 else
 216                         r = __rand(&td->__random_state);
 217         } while (--loops);
 218
 219         /*
 220          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 221          */
 222         f->last_free_lookup = 0;
 223 ffz:
 224         if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 225                 return 0;
 226         f->last_free_lookup = 0;
 227         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 228 ret_good:
 229         f->failed_rands = 0;
 230 ret:
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 235                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 236 {
 237         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
 238                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 239                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
 240                 return 1;
 241         }
 242
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 247                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 248 {
 249         assert(ddir_rw(ddir));
 250
 251         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 252                 unsigned long long pos = f->last_pos - f->file_offset;
 253
 254                 if (pos)
 255                         pos += td->o.ddir_seq_add;
 256
 257                 *b = pos / td->o.min_bs[ddir];
 258                 return 0;
 259         }
 260
 261         return 1;
 262 }
 263
 264 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 265                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
 266 {
 267         struct fio_file *f = io_u->file;
 268         int ret;
 269
 270         assert(ddir_rw(ddir));
 271
 272         if (rw_seq) {
 273                 if (td_random(td))
 274                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 275                 else
 276                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 277         } else {
 278                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 279
 280                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 281                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 282                         if (ret)
 283                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 284                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 285                         if (f->last_start != -1ULL)
 286                                 *b = (f->last_start - f->file_offset)
 287                                         / td->o.min_bs[ddir];
 288                         else
 289                                 *b = 0;
 290                         ret = 0;
 291                 } else {
 292                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 293                         ret = 1;
 294                 }
 295         }
 296
 297         return ret;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 302  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 303  * the last io issued.
 304  */
 305 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 306 {
 307         struct fio_file *f = io_u->file;
 308         unsigned long long b;
 309         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 310         int rw_seq_hit = 0;
 311
 312         assert(ddir_rw(ddir));
 313
 314         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 315                 rw_seq_hit = 1;
 316                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 317         }
 318
 319         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b))
 320                 return 1;
 321
 322         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 323         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 324                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 325                                         io_u->offset, f->io_size);
 326                 return 1;
 327         }
 328
 329         io_u->offset += f->file_offset;
 330         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 331                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 332                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 333                 return 1;
 334         }
 335
 336         return 0;
 337 }
 338
 339 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 340 {
 341         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 342
 343         if (ops->fill_io_u_off)
 344                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
 345
 346         return __get_next_offset(td, io_u);
 347 }
 348
 349 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 350                             unsigned int buflen)
 351 {
 352         struct fio_file *f = io_u->file;
 353
 354         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + td->o.start_offset;
 355 }
 356
 357 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 358 {
 359         const int ddir = io_u->ddir;
 360         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 361         unsigned int minbs, maxbs;
 362         unsigned long r, rand_max;
 363
 364         assert(ddir_rw(ddir));
 365
 366         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 367         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 368
 369         if (minbs == maxbs)
 370                 return minbs;
 371
 372         if (td->o.use_os_rand)
 373                 rand_max = OS_RAND_MAX;
 374         else
 375                 rand_max = FRAND_MAX;
 376
 377         do {
 378                 if (td->o.use_os_rand)
 379                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 380                 else
 381                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
 382
 383                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 384                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 385                                         (r / (rand_max + 1.0)));
 386                         if (buflen < minbs)
 387                                 buflen = minbs;
 388                 } else {
 389                         long perc = 0;
 390                         unsigned int i;
 391
 392                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 393                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 394
 395                                 buflen = bsp->bs;
 396                                 perc += bsp->perc;
 397                                 if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
 398                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 399                                         break;
 400                         }
 401                 }
 402
 403                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 404                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 405
 406         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 407
 408         return buflen;
 409 }
 410
 411 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 412 {
 413         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 414
 415         if (ops->fill_io_u_size)
 416                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 417
 418         return __get_next_buflen(td, io_u);
 419 }
 420
 421 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 422 {
 423         unsigned int diff;
 424
 425         /*
 426          * we do time or byte based switch. this is needed because
 427          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 428          * whereas reads do not.
 429          */
 430         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 431         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 432 }
 433
 434 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 435 {
 436         unsigned int v;
 437         unsigned long r;
 438
 439         if (td->o.use_os_rand) {
 440                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 441                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 442         } else {
 443                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
 444                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 445         }
 446
 447         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 448                 return DDIR_READ;
 449
 450         return DDIR_WRITE;
 451 }
 452
 453 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 454 {
 455         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 456         struct timeval t;
 457         long usec;
 458
 459         assert(ddir_rw(ddir));
 460
 461         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 462                 return ddir;
 463
 464         /*
 465          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 466          * should switch.
 467          */
 468         if (td_rw(td)) {
 469                 /*
 470                  * Other direction does not have too much pending, switch
 471                  */
 472                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 473                         return odir;
 474
 475                 /*
 476                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 477                  * and deduct from both.
 478                  */
 479                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 480                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 481                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 482                 } else {
 483                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 484                         ddir = odir;
 485                 }
 486         } else
 487                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 488
 489         /*
 490          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 491          * not to skew our latency numbers
 492          */
 493         if (td->cur_depth) {
 494                 int fio_unused ret;
 495
 496                 ret = io_u_queued_complete(td, td->cur_depth, NULL);
 497         }
 498
 499         fio_gettime(&t, NULL);
 500         usec_sleep(td, usec);
 501         usec = utime_since_now(&t);
 502
 503         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 504
 505         odir = ddir ^ 1;
 506         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 507                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 508
 509         return ddir;
 510 }
 511
 512 /*
 513  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 514  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 515  * necessary.
 516  */
 517 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 518 {
 519         enum fio_ddir ddir;
 520
 521         /*
 522          * see if it's time to fsync
 523          */
 524         if (td->o.fsync_blocks &&
 525            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 526              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 527                 return DDIR_SYNC;
 528
 529         /*
 530          * see if it's time to fdatasync
 531          */
 532         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 533            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 534              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 535                 return DDIR_DATASYNC;
 536
 537         /*
 538          * see if it's time to sync_file_range
 539          */
 540         if (td->sync_file_range_nr &&
 541            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 542              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 543                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 544
 545         if (td_rw(td)) {
 546                 /*
 547                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 548                  */
 549                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 550                         /*
 551                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 552                          * one data direction, to avoid overflowing the
 553                          * ranges too much
 554                          */
 555                         ddir = get_rand_ddir(td);
 556
 557                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 558                                 set_rwmix_bytes(td);
 559
 560                         td->rwmix_ddir = ddir;
 561                 }
 562                 ddir = td->rwmix_ddir;
 563         } else if (td_read(td))
 564                 ddir = DDIR_READ;
 565         else
 566                 ddir = DDIR_WRITE;
 567
 568         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 569         return td->rwmix_ddir;
 570 }
 571
 572 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 573 {
 574         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 575
 576         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 577             td->o.barrier_blocks &&
 578            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 579              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 580                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 581 }
 582
 583 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 584 {
 585         int ret = put_file(td, f);
 586
 587         if (ret)
 588                 td_verror(td, ret, "file close");
 589 }
 590
 591 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 592 {
 593         td_io_u_lock(td);
 594
 595         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 596         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 597
 598         if (io_u->file)
 599                 put_file_log(td, io_u->file);
 600
 601         io_u->file = NULL;
 602         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 603                 td->cur_depth--;
 604         flist_del_init(&io_u->list);
 605         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 606         td_io_u_unlock(td);
 607         td_io_u_free_notify(td);
 608 }
 609
 610 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 611 {
 612         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 613         put_io_u(td, io_u);
 614 }
 615
 616 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 617 {
 618         struct io_u *__io_u = *io_u;
 619
 620         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 621
 622         td_io_u_lock(td);
 623
 624         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 625         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
 626                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 627
 628         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 629         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 630                 td->cur_depth--;
 631         flist_del(&__io_u->list);
 632         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 633         td_io_u_unlock(td);
 634         *io_u = NULL;
 635 }
 636
 637 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 638 {
 639         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 640                 goto out;
 641
 642         set_rw_ddir(td, io_u);
 643
 644         /*
 645          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 646          */
 647         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 648                 goto out;
 649
 650         /*
 651          * See if it's time to switch to a new zone
 652          */
 653         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 654                 td->zone_bytes = 0;
 655                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 656                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 657         }
 658
 659         /*
 660          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 661          * position.
 662          */
 663         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 664                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 665                 return 1;
 666         }
 667
 668         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 669         if (!io_u->buflen) {
 670                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 671                 return 1;
 672         }
 673
 674         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 675                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 676                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 677                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 678                 return 1;
 679         }
 680
 681         /*
 682          * mark entry before potentially trimming io_u
 683          */
 684         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 685                 mark_random_map(td, io_u);
 686
 687         /*
 688          * If using a write iolog, store this entry.
 689          */
 690 out:
 691         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 692         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 693         log_io_u(td, io_u);
 694         return 0;
 695 }
 696
 697 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 698 {
 699         int idx = 0;
 700
 701         switch (nr) {
 702         default:
 703                 idx = 6;
 704                 break;
 705         case 33 ... 64:
 706                 idx = 5;
 707                 break;
 708         case 17 ... 32:
 709                 idx = 4;
 710                 break;
 711         case 9 ... 16:
 712                 idx = 3;
 713                 break;
 714         case 5 ... 8:
 715                 idx = 2;
 716                 break;
 717         case 1 ... 4:
 718                 idx = 1;
 719         case 0:
 720                 break;
 721         }
 722
 723         map[idx]++;
 724 }
 725
 726 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 727 {
 728         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 729         td->ts.total_submit++;
 730 }
 731
 732 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 733 {
 734         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 735         td->ts.total_complete++;
 736 }
 737
 738 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 739 {
 740         int idx = 0;
 741
 742         switch (td->cur_depth) {
 743         default:
 744                 idx = 6;
 745                 break;
 746         case 32 ... 63:
 747                 idx = 5;
 748                 break;
 749         case 16 ... 31:
 750                 idx = 4;
 751                 break;
 752         case 8 ... 15:
 753                 idx = 3;
 754                 break;
 755         case 4 ... 7:
 756                 idx = 2;
 757                 break;
 758         case 2 ... 3:
 759                 idx = 1;
 760         case 1:
 761                 break;
 762         }
 763
 764         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 765 }
 766
 767 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 768 {
 769         int idx = 0;
 770
 771         assert(usec < 1000);
 772
 773         switch (usec) {
 774         case 750 ... 999:
 775                 idx = 9;
 776                 break;
 777         case 500 ... 749:
 778                 idx = 8;
 779                 break;
 780         case 250 ... 499:
 781                 idx = 7;
 782                 break;
 783         case 100 ... 249:
 784                 idx = 6;
 785                 break;
 786         case 50 ... 99:
 787                 idx = 5;
 788                 break;
 789         case 20 ... 49:
 790                 idx = 4;
 791                 break;
 792         case 10 ... 19:
 793                 idx = 3;
 794                 break;
 795         case 4 ... 9:
 796                 idx = 2;
 797                 break;
 798         case 2 ... 3:
 799                 idx = 1;
 800         case 0 ... 1:
 801                 break;
 802         }
 803
 804         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 805         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 806 }
 807
 808 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 809 {
 810         int idx = 0;
 811
 812         switch (msec) {
 813         default:
 814                 idx = 11;
 815                 break;
 816         case 1000 ... 1999:
 817                 idx = 10;
 818                 break;
 819         case 750 ... 999:
 820                 idx = 9;
 821                 break;
 822         case 500 ... 749:
 823                 idx = 8;
 824                 break;
 825         case 250 ... 499:
 826                 idx = 7;
 827                 break;
 828         case 100 ... 249:
 829                 idx = 6;
 830                 break;
 831         case 50 ... 99:
 832                 idx = 5;
 833                 break;
 834         case 20 ... 49:
 835                 idx = 4;
 836                 break;
 837         case 10 ... 19:
 838                 idx = 3;
 839                 break;
 840         case 4 ... 9:
 841                 idx = 2;
 842                 break;
 843         case 2 ... 3:
 844                 idx = 1;
 845         case 0 ... 1:
 846                 break;
 847         }
 848
 849         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 850         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 851 }
 852
 853 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 854 {
 855         if (usec < 1000)
 856                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 857         else
 858                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 859 }
 860
 861 /*
 862  * Get next file to service by choosing one at random
 863  */
 864 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 865                                            enum fio_file_flags goodf,
 866                                            enum fio_file_flags badf)
 867 {
 868         struct fio_file *f;
 869         int fno;
 870
 871         do {
 872                 int opened = 0;
 873                 unsigned long r;
 874
 875                 if (td->o.use_os_rand) {
 876                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
 877                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 878                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 879                 } else {
 880                         r = __rand(&td->__next_file_state);
 881                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 882                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 883                 }
 884
 885                 f = td->files[fno];
 886                 if (fio_file_done(f))
 887                         continue;
 888
 889                 if (!fio_file_open(f)) {
 890                         int err;
 891
 892                         err = td_io_open_file(td, f);
 893                         if (err)
 894                                 continue;
 895                         opened = 1;
 896                 }
 897
 898                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 899                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 900                         return f;
 901                 }
 902                 if (opened)
 903                         td_io_close_file(td, f);
 904         } while (1);
 905 }
 906
 907 /*
 908  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 909  */
 910 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 911                                          int badf)
 912 {
 913         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 914         struct fio_file *f;
 915
 916         do {
 917                 int opened = 0;
 918
 919                 f = td->files[td->next_file];
 920
 921                 td->next_file++;
 922                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 923                         td->next_file = 0;
 924
 925                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 926                 if (fio_file_done(f)) {
 927                         f = NULL;
 928                         continue;
 929                 }
 930
 931                 if (!fio_file_open(f)) {
 932                         int err;
 933
 934                         err = td_io_open_file(td, f);
 935                         if (err) {
 936                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 937                                         err, f->file_name);
 938                                 f = NULL;
 939                                 continue;
 940                         }
 941                         opened = 1;
 942                 }
 943
 944                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 945                                                                 f->flags);
 946                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 947                         break;
 948
 949                 if (opened)
 950                         td_io_close_file(td, f);
 951
 952                 f = NULL;
 953         } while (td->next_file != old_next_file);
 954
 955         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 956         return f;
 957 }
 958
 959 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 960 {
 961         struct fio_file *f;
 962
 963         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 964
 965         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 966                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 967                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 968                                                   td->nr_done_files,
 969                                                   td->o.nr_files);
 970                 return NULL;
 971         }
 972
 973         f = td->file_service_file;
 974         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 975                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 976                         goto out;
 977                 if (td->file_service_left--)
 978                         goto out;
 979         }
 980
 981         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 982             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 983                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 984         else
 985                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 986
 987         td->file_service_file = f;
 988         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 989 out:
 990         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 991         return f;
 992 }
 993
 994 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 995 {
 996         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 997
 998         if (ops->get_next_file)
 999                 return ops->get_next_file(td);
1000
1001         return __get_next_file(td);
1002 }
1003
1004 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1005 {
1006         struct fio_file *f;
1007
1008         do {
1009                 f = get_next_file(td);
1010                 if (!f)
1011                         return 1;
1012
1013                 io_u->file = f;
1014                 get_file(f);
1015
1016                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1017                         break;
1018
1019                 put_file_log(td, f);
1020                 td_io_close_file(td, f);
1021                 io_u->file = NULL;
1022                 fio_file_set_done(f);
1023                 td->nr_done_files++;
1024                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1025                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1026         } while (1);
1027
1028         return 0;
1029 }
1030
1031
1032 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1033 {
1034         struct io_u *io_u = NULL;
1035
1036         td_io_u_lock(td);
1037
1038 again:
1039         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
1040                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
1041         else if (!queue_full(td)) {
1042                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
1043
1044                 io_u->buflen = 0;
1045                 io_u->resid = 0;
1046                 io_u->file = NULL;
1047                 io_u->end_io = NULL;
1048         }
1049
1050         if (io_u) {
1051                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1052                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
1053                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
1054
1055                 io_u->error = 0;
1056                 flist_del(&io_u->list);
1057                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
1058                 td->cur_depth++;
1059                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1060         } else if (td->o.verify_async) {
1061                 /*
1062                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1063                  * return one
1064                  */
1065                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1066                 goto again;
1067         }
1068
1069         td_io_u_unlock(td);
1070         return io_u;
1071 }
1072
1073 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1074 {
1075         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
1076                 int get_trim = 0;
1077
1078                 if (td->trim_batch) {
1079                         td->trim_batch--;
1080                         get_trim = 1;
1081                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1082                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1083                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1084                         if (!td->trim_batch)
1085                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1086                         get_trim = 1;
1087                 }
1088
1089                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1090                         return 1;
1091         }
1092
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1097 {
1098         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1099                 int get_verify = 0;
1100
1101                 if (td->verify_batch) {
1102                         td->verify_batch--;
1103                         get_verify = 1;
1104                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1105                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1106                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1107                         if (!td->verify_batch)
1108                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1109                         get_verify = 1;
1110                 }
1111
1112                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1113                         return 1;
1114         }
1115
1116         return 0;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1121  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1122  */
1123 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1124 {
1125         struct fio_file *f;
1126         struct io_u *io_u;
1127
1128         io_u = __get_io_u(td);
1129         if (!io_u) {
1130                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1131                 return NULL;
1132         }
1133
1134         if (check_get_verify(td, io_u))
1135                 goto out;
1136         if (check_get_trim(td, io_u))
1137                 goto out;
1138
1139         /*
1140          * from a requeue, io_u already setup
1141          */
1142         if (io_u->file)
1143                 goto out;
1144
1145         /*
1146          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1147          */
1148         if (td->o.read_iolog_file) {
1149                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1150                         goto err_put;
1151         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1152                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1153                 goto err_put;
1154         }
1155
1156         f = io_u->file;
1157         assert(fio_file_open(f));
1158
1159         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1160                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1161                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1162                         goto err_put;
1163                 }
1164
1165                 f->last_start = io_u->offset;
1166                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1167
1168                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1169                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1170                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1171                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1172                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1173                         /*
1174                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1175                          * buffer is used for writes it is refilled.
1176                          */
1177                         io_u->buf_filled_len = 0;
1178                 }
1179         }
1180
1181         /*
1182          * Set io data pointers.
1183          */
1184         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1185         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1186
1187 out:
1188         assert(io_u->file);
1189         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1190                 if (!td->o.disable_slat)
1191                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1192                 return io_u;
1193         }
1194 err_put:
1195         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1196         put_io_u(td, io_u);
1197         return NULL;
1198 }
1199
1200 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1201 {
1202         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1203                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1204
1205
1206
1207         log_err("fio: io_u error");
1208
1209         if (io_u->file)
1210                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1211
1212         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1213
1214         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1215                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1216
1217         if (!td->error)
1218                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1219 }
1220
1221 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1222                          struct io_completion_data *icd)
1223 {
1224         /*
1225          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1226          * initialized, silence that warning.
1227          */
1228         unsigned long uninitialized_var(usec);
1229         struct fio_file *f;
1230
1231         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1232
1233         td_io_u_lock(td);
1234         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1235         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1236         td_io_u_unlock(td);
1237
1238         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1239                 td->last_was_sync = 1;
1240                 f = io_u->file;
1241                 if (f) {
1242                         f->first_write = -1ULL;
1243                         f->last_write = -1ULL;
1244                 }
1245                 return;
1246         }
1247
1248         td->last_was_sync = 0;
1249         td->last_ddir = io_u->ddir;
1250
1251         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1252                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1253                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1254                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1255                 int ret;
1256
1257                 td->io_blocks[idx]++;
1258                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1259                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1260
1261                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1262                         f = io_u->file;
1263                         if (f) {
1264                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1265                                     io_u->offset < f->first_write)
1266                                         f->first_write = io_u->offset;
1267                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1268                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1269                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1270                         }
1271                 }
1272
1273                 if (ramp_time_over(td)) {
1274                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1275
1276                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1277                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1278                                                         &icd->time);
1279                         if (!td->o.disable_lat) {
1280                                 unsigned long tusec;
1281
1282                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1283                                                         &icd->time);
1284                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1285                         }
1286                         if (!td->o.disable_clat) {
1287                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1288                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1289                         }
1290                         if (!td->o.disable_bw)
1291                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1292                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1293                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1294                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1295                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1296                                          utime_since_now(&td->start));
1297                         }
1298                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1299                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1300                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1301                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1302                                          utime_since_now(&td->start));
1303                 }
1304
1305                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1306                     td->o.do_verify &&
1307                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1308                         log_io_piece(td, io_u);
1309
1310                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1311
1312                 if (io_u->end_io) {
1313                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1314                         if (ret && !icd->error)
1315                                 icd->error = ret;
1316                 }
1317         } else if (io_u->error) {
1318                 icd->error = io_u->error;
1319                 io_u_log_error(td, io_u);
1320         }
1321         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1322             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1323                 /*
1324                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1325                  * and clear all the errors.
1326                  */
1327                 update_error_count(td, icd->error);
1328                 td_clear_error(td);
1329                 icd->error = 0;
1330                 io_u->error = 0;
1331         }
1332 }
1333
1334 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1335                      int nr)
1336 {
1337         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1338                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1339
1340         icd->nr = nr;
1341
1342         icd->error = 0;
1343         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1344 }
1345
1346 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1347                           struct io_completion_data *icd)
1348 {
1349         struct io_u *io_u;
1350         int i;
1351
1352         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1353                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1354
1355                 io_completed(td, io_u, icd);
1356
1357                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1358                         put_io_u(td, io_u);
1359         }
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Complete a single io_u for the sync engines.
1364  */
1365 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1366                        unsigned long *bytes)
1367 {
1368         struct io_completion_data icd;
1369
1370         init_icd(td, &icd, 1);
1371         io_completed(td, io_u, &icd);
1372
1373         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1374                 put_io_u(td, io_u);
1375
1376         if (icd.error) {
1377                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1378                 return -1;
1379         }
1380
1381         if (bytes) {
1382                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1383                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1384         }
1385
1386         return 0;
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1391  */
1392 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1393                          unsigned long *bytes)
1394 {
1395         struct io_completion_data icd;
1396         struct timespec *tvp = NULL;
1397         int ret;
1398         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1399
1400         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1401
1402         if (!min_evts)
1403                 tvp = &ts;
1404
1405         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1406         if (ret < 0) {
1407                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1408                 return ret;
1409         } else if (!ret)
1410                 return ret;
1411
1412         init_icd(td, &icd, ret);
1413         ios_completed(td, &icd);
1414         if (icd.error) {
1415                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1416                 return -1;
1417         }
1418
1419         if (bytes) {
1420                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1421                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1422         }
1423
1424         return 0;
1425 }
1426
1427 /*
1428  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1429  */
1430 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1431 {
1432         if (!td->o.disable_slat) {
1433                 unsigned long slat_time;
1434
1435                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1436                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1437         }
1438 }
1439
1440 /*
1441  * "randomly" fill the buffer contents
1442  */
1443 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1444                       unsigned int max_bs)
1445 {
1446         io_u->buf_filled_len = 0;
1447
1448         if (!td->o.zero_buffers)
1449                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1450         else
1451                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1452 }