Fix bad latency reporting for rated IO jobs
[fio.git] / 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 }