Fio 1.53
[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                 *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
253                 return 0;
254         }
255
256         return 1;
257 }
258
259 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
260                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
261 {
262         struct fio_file *f = io_u->file;
263         int ret;
264
265         assert(ddir_rw(ddir));
266
267         if (rw_seq) {
268                 if (td_random(td))
269                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
270                 else
271                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
272         } else {
273                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
274
275                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
276                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
277                         if (ret)
278                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
279                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
280                         if (f->last_start != -1ULL)
281                                 *b = (f->last_start - f->file_offset)
282                                         / td->o.min_bs[ddir];
283                         else
284                                 *b = 0;
285                         ret = 0;
286                 } else {
287                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
288                         ret = 1;
289                 }
290         }
291         
292         return ret;
293 }
294
295 /*
296  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
297  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
298  * the last io issued.
299  */
300 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
301 {
302         struct fio_file *f = io_u->file;
303         unsigned long long b;
304         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
305         int rw_seq_hit = 0;
306
307         assert(ddir_rw(ddir));
308
309         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
310                 rw_seq_hit = 1;
311                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
312         }
313
314         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b))
315                 return 1;
316
317         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
318         if (io_u->offset >= f->io_size) {
319                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
320                                         io_u->offset, f->io_size);
321                 return 1;
322         }
323
324         io_u->offset += f->file_offset;
325         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
326                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
327                                         io_u->offset, f->real_file_size);
328                 return 1;
329         }
330
331         return 0;
332 }
333
334 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
335 {
336         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
337
338         if (ops->fill_io_u_off)
339                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
340
341         return __get_next_offset(td, io_u);
342 }
343
344 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
345 {
346         const int ddir = io_u->ddir;
347         unsigned int uninitialized_var(buflen);
348         unsigned int minbs, maxbs;
349         long r, rand_max;
350
351         assert(ddir_rw(ddir));
352
353         minbs = td->o.min_bs[ddir];
354         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
355
356         if (td->o.use_os_rand)
357                 rand_max = OS_RAND_MAX;
358         else
359                 rand_max = FRAND_MAX;
360
361         if (minbs == maxbs)
362                 buflen = minbs;
363         else {
364                 if (td->o.use_os_rand)
365                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
366                 else
367                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
368
369                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
370                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
371                                         (r / (rand_max + 1.0)));
372                         if (buflen < minbs)
373                                 buflen = minbs;
374                 } else {
375                         long perc = 0;
376                         unsigned int i;
377
378                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
379                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
380
381                                 buflen = bsp->bs;
382                                 perc += bsp->perc;
383                                 if (r <= ((rand_max / 100L) * perc))
384                                         break;
385                         }
386                 }
387                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
388                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
389         }
390
391         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
392                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
393                                                 minbs, ddir);
394                 buflen = minbs;
395         }
396
397         return buflen;
398 }
399
400 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
401 {
402         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
403
404         if (ops->fill_io_u_size)
405                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
406
407         return __get_next_buflen(td, io_u);
408 }
409
410 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
411 {
412         unsigned int diff;
413
414         /*
415          * we do time or byte based switch. this is needed because
416          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
417          * whereas reads do not.
418          */
419         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
420         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
421 }
422
423 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
424 {
425         unsigned int v;
426         long r;
427
428         if (td->o.use_os_rand) {
429                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
430                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
431         } else {
432                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
433                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
434         }
435
436         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
437                 return DDIR_READ;
438
439         return DDIR_WRITE;
440 }
441
442 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
443 {
444         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
445         struct timeval t;
446         long usec;
447
448         assert(ddir_rw(ddir));
449
450         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
451                 return ddir;
452
453         /*
454          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
455          * should switch.
456          */
457         if (td_rw(td)) {
458                 /*
459                  * Other direction does not have too much pending, switch
460                  */
461                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
462                         return odir;
463
464                 /*
465                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
466                  * and deduct from both.
467                  */
468                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
469                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
470                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
471                 } else {
472                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
473                         ddir = odir;
474                 }
475         } else
476                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
477
478         fio_gettime(&t, NULL);
479         usec_sleep(td, usec);
480         usec = utime_since_now(&t);
481
482         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
483
484         odir = ddir ^ 1;
485         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
486                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
487
488         return ddir;
489 }
490
491 /*
492  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
493  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
494  * necessary.
495  */
496 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
497 {
498         enum fio_ddir ddir;
499
500         /*
501          * see if it's time to fsync
502          */
503         if (td->o.fsync_blocks &&
504            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
505              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
506                 return DDIR_SYNC;
507
508         /*
509          * see if it's time to fdatasync
510          */
511         if (td->o.fdatasync_blocks &&
512            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
513              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
514                 return DDIR_DATASYNC;
515
516         /*
517          * see if it's time to sync_file_range
518          */
519         if (td->sync_file_range_nr &&
520            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
521              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
522                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
523
524         if (td_rw(td)) {
525                 /*
526                  * Check if it's time to seed a new data direction.
527                  */
528                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
529                         /*
530                          * Put a top limit on how many bytes we do for
531                          * one data direction, to avoid overflowing the
532                          * ranges too much
533                          */
534                         ddir = get_rand_ddir(td);
535
536                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
537                                 set_rwmix_bytes(td);
538
539                         td->rwmix_ddir = ddir;
540                 }
541                 ddir = td->rwmix_ddir;
542         } else if (td_read(td))
543                 ddir = DDIR_READ;
544         else
545                 ddir = DDIR_WRITE;
546
547         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
548         return td->rwmix_ddir;
549 }
550
551 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
552 {
553         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
554
555         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
556             td->o.barrier_blocks &&
557            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
558              td->io_issues[DDIR_WRITE])
559                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
560 }
561
562 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
563 {
564         int ret = put_file(td, f);
565
566         if (ret)
567                 td_verror(td, ret, "file close");
568 }
569
570 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
571 {
572         td_io_u_lock(td);
573
574         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
575         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
576
577         if (io_u->file)
578                 put_file_log(td, io_u->file);
579
580         io_u->file = NULL;
581         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
582                 td->cur_depth--;
583         flist_del_init(&io_u->list);
584         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
585         td_io_u_unlock(td);
586         td_io_u_free_notify(td);
587 }
588
589 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
590 {
591         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
592         put_io_u(td, io_u);
593 }
594
595 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
596 {
597         struct io_u *__io_u = *io_u;
598
599         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
600
601         td_io_u_lock(td);
602
603         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
604         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
605                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
606
607         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
608         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
609                 td->cur_depth--;
610         flist_del(&__io_u->list);
611         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
612         td_io_u_unlock(td);
613         *io_u = NULL;
614 }
615
616 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
617 {
618         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
619                 goto out;
620
621         set_rw_ddir(td, io_u);
622
623         /*
624          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
625          */
626         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
627                 goto out;
628
629         /*
630          * See if it's time to switch to a new zone
631          */
632         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
633                 td->zone_bytes = 0;
634                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
635                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
636         }
637
638         /*
639          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
640          * position.
641          */
642         if (get_next_offset(td, io_u)) {
643                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
644                 return 1;
645         }
646
647         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
648         if (!io_u->buflen) {
649                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
650                 return 1;
651         }
652
653         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
654                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
655                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
656                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
657                 return 1;
658         }
659
660         /*
661          * mark entry before potentially trimming io_u
662          */
663         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
664                 mark_random_map(td, io_u);
665
666         /*
667          * If using a write iolog, store this entry.
668          */
669 out:
670         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
671         td->zone_bytes += io_u->buflen;
672         log_io_u(td, io_u);
673         return 0;
674 }
675
676 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
677 {
678         int idx = 0;
679
680         switch (nr) {
681         default:
682                 idx = 6;
683                 break;
684         case 33 ... 64:
685                 idx = 5;
686                 break;
687         case 17 ... 32:
688                 idx = 4;
689                 break;
690         case 9 ... 16:
691                 idx = 3;
692                 break;
693         case 5 ... 8:
694                 idx = 2;
695                 break;
696         case 1 ... 4:
697                 idx = 1;
698         case 0:
699                 break;
700         }
701
702         map[idx]++;
703 }
704
705 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
706 {
707         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
708         td->ts.total_submit++;
709 }
710
711 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
712 {
713         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
714         td->ts.total_complete++;
715 }
716
717 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
718 {
719         int idx = 0;
720
721         switch (td->cur_depth) {
722         default:
723                 idx = 6;
724                 break;
725         case 32 ... 63:
726                 idx = 5;
727                 break;
728         case 16 ... 31:
729                 idx = 4;
730                 break;
731         case 8 ... 15:
732                 idx = 3;
733                 break;
734         case 4 ... 7:
735                 idx = 2;
736                 break;
737         case 2 ... 3:
738                 idx = 1;
739         case 1:
740                 break;
741         }
742
743         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
744 }
745
746 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
747 {
748         int idx = 0;
749
750         assert(usec < 1000);
751
752         switch (usec) {
753         case 750 ... 999:
754                 idx = 9;
755                 break;
756         case 500 ... 749:
757                 idx = 8;
758                 break;
759         case 250 ... 499:
760                 idx = 7;
761                 break;
762         case 100 ... 249:
763                 idx = 6;
764                 break;
765         case 50 ... 99:
766                 idx = 5;
767                 break;
768         case 20 ... 49:
769                 idx = 4;
770                 break;
771         case 10 ... 19:
772                 idx = 3;
773                 break;
774         case 4 ... 9:
775                 idx = 2;
776                 break;
777         case 2 ... 3:
778                 idx = 1;
779         case 0 ... 1:
780                 break;
781         }
782
783         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
784         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
785 }
786
787 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
788 {
789         int idx = 0;
790
791         switch (msec) {
792         default:
793                 idx = 11;
794                 break;
795         case 1000 ... 1999:
796                 idx = 10;
797                 break;
798         case 750 ... 999:
799                 idx = 9;
800                 break;
801         case 500 ... 749:
802                 idx = 8;
803                 break;
804         case 250 ... 499:
805                 idx = 7;
806                 break;
807         case 100 ... 249:
808                 idx = 6;
809                 break;
810         case 50 ... 99:
811                 idx = 5;
812                 break;
813         case 20 ... 49:
814                 idx = 4;
815                 break;
816         case 10 ... 19:
817                 idx = 3;
818                 break;
819         case 4 ... 9:
820                 idx = 2;
821                 break;
822         case 2 ... 3:
823                 idx = 1;
824         case 0 ... 1:
825                 break;
826         }
827
828         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
829         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
830 }
831
832 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
833 {
834         if (usec < 1000)
835                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
836         else
837                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
838 }
839
840 /*
841  * Get next file to service by choosing one at random
842  */
843 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
844                                            enum fio_file_flags goodf,
845                                            enum fio_file_flags badf)
846 {
847         struct fio_file *f;
848         int fno;
849
850         do {
851                 int opened = 0;
852                 long r;
853
854                 if (td->o.use_os_rand) {
855                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
856                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
857                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
858                 } else {
859                         r = __rand(&td->__next_file_state);
860                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
861                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
862                 }
863
864                 f = td->files[fno];
865                 if (fio_file_done(f))
866                         continue;
867
868                 if (!fio_file_open(f)) {
869                         int err;
870
871                         err = td_io_open_file(td, f);
872                         if (err)
873                                 continue;
874                         opened = 1;
875                 }
876
877                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
878                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
879                         return f;
880                 }
881                 if (opened)
882                         td_io_close_file(td, f);
883         } while (1);
884 }
885
886 /*
887  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
888  */
889 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
890                                          int badf)
891 {
892         unsigned int old_next_file = td->next_file;
893         struct fio_file *f;
894
895         do {
896                 int opened = 0;
897
898                 f = td->files[td->next_file];
899
900                 td->next_file++;
901                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
902                         td->next_file = 0;
903
904                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
905                 if (fio_file_done(f)) {
906                         f = NULL;
907                         continue;
908                 }
909
910                 if (!fio_file_open(f)) {
911                         int err;
912
913                         err = td_io_open_file(td, f);
914                         if (err) {
915                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
916                                         err, f->file_name);
917                                 f = NULL;
918                                 continue;
919                         }
920                         opened = 1;
921                 }
922
923                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
924                                                                 f->flags);
925                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
926                         break;
927
928                 if (opened)
929                         td_io_close_file(td, f);
930
931                 f = NULL;
932         } while (td->next_file != old_next_file);
933
934         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
935         return f;
936 }
937
938 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
939 {
940         struct fio_file *f;
941
942         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
943
944         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
945                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
946                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
947                                                   td->nr_done_files,
948                                                   td->o.nr_files);
949                 return NULL;
950         }
951
952         f = td->file_service_file;
953         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
954                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
955                         goto out;
956                 if (td->file_service_left--)
957                         goto out;
958         }
959
960         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
961             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
962                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
963         else
964                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
965
966         td->file_service_file = f;
967         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
968 out:
969         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
970         return f;
971 }
972
973 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
974 {
975         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
976
977         if (ops->get_next_file)
978                 return ops->get_next_file(td);
979
980         return __get_next_file(td);
981 }
982
983 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
984 {
985         struct fio_file *f;
986
987         do {
988                 f = get_next_file(td);
989                 if (!f)
990                         return 1;
991
992                 io_u->file = f;
993                 get_file(f);
994
995                 if (!fill_io_u(td, io_u))
996                         break;
997
998                 put_file_log(td, f);
999                 td_io_close_file(td, f);
1000                 io_u->file = NULL;
1001                 fio_file_set_done(f);
1002                 td->nr_done_files++;
1003                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1004                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1005         } while (1);
1006
1007         return 0;
1008 }
1009
1010
1011 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1012 {
1013         struct io_u *io_u = NULL;
1014
1015         td_io_u_lock(td);
1016
1017 again:
1018         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
1019                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
1020         else if (!queue_full(td)) {
1021                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
1022
1023                 io_u->buflen = 0;
1024                 io_u->resid = 0;
1025                 io_u->file = NULL;
1026                 io_u->end_io = NULL;
1027         }
1028
1029         if (io_u) {
1030                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1031                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
1032                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
1033
1034                 io_u->error = 0;
1035                 flist_del(&io_u->list);
1036                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
1037                 td->cur_depth++;
1038                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1039         } else if (td->o.verify_async) {
1040                 /*
1041                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1042                  * return one
1043                  */
1044                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1045                 goto again;
1046         }
1047
1048         td_io_u_unlock(td);
1049         return io_u;
1050 }
1051
1052 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1053 {
1054         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
1055                 int get_trim = 0;
1056
1057                 if (td->trim_batch) {
1058                         td->trim_batch--;
1059                         get_trim = 1;
1060                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1061                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1062                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1063                         if (!td->trim_batch)
1064                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1065                         get_trim = 1;
1066                 }
1067
1068                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1069                         return 1;
1070         }
1071
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1076 {
1077         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1078                 int get_verify = 0;
1079
1080                 if (td->verify_batch) {
1081                         td->verify_batch--;
1082                         get_verify = 1;
1083                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1084                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1085                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1086                         if (!td->verify_batch)
1087                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1088                         get_verify = 1;
1089                 }
1090
1091                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1092                         return 1;
1093         }
1094
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1100  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1101  */
1102 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1103 {
1104         struct fio_file *f;
1105         struct io_u *io_u;
1106
1107         io_u = __get_io_u(td);
1108         if (!io_u) {
1109                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1110                 return NULL;
1111         }
1112
1113         if (check_get_verify(td, io_u))
1114                 goto out;
1115         if (check_get_trim(td, io_u))
1116                 goto out;
1117
1118         /*
1119          * from a requeue, io_u already setup
1120          */
1121         if (io_u->file)
1122                 goto out;
1123
1124         /*
1125          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1126          */
1127         if (td->o.read_iolog_file) {
1128                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1129                         goto err_put;
1130         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1131                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1132                 goto err_put;
1133         }
1134
1135         f = io_u->file;
1136         assert(fio_file_open(f));
1137
1138         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1139                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1140                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1141                         goto err_put;
1142                 }
1143
1144                 f->last_start = io_u->offset;
1145                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1146
1147                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1148                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1149                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1150                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1151                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1152                         /*
1153                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1154                          * buffer is used for writes it is refilled.
1155                          */
1156                         io_u->buf_filled_len = 0;
1157                 }
1158         }
1159
1160         /*
1161          * Set io data pointers.
1162          */
1163         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1164         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1165
1166 out:
1167         assert(io_u->file);
1168         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1169                 if (!td->o.disable_slat)
1170                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1171                 return io_u;
1172         }
1173 err_put:
1174         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1175         put_io_u(td, io_u);
1176         return NULL;
1177 }
1178
1179 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1180 {
1181         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1182                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1183
1184
1185
1186         log_err("fio: io_u error");
1187
1188         if (io_u->file)
1189                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1190
1191         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1192
1193         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1194                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1195
1196         if (!td->error)
1197                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1198 }
1199
1200 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1201                          struct io_completion_data *icd)
1202 {
1203         /*
1204          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1205          * initialized, silence that warning.
1206          */
1207         unsigned long uninitialized_var(usec);
1208         struct fio_file *f;
1209
1210         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1211
1212         td_io_u_lock(td);
1213         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1214         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1215         td_io_u_unlock(td);
1216
1217         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1218                 td->last_was_sync = 1;
1219                 f = io_u->file;
1220                 if (f) {
1221                         f->first_write = -1ULL;
1222                         f->last_write = -1ULL;
1223                 }
1224                 return;
1225         }
1226
1227         td->last_was_sync = 0;
1228         td->last_ddir = io_u->ddir;
1229
1230         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1231                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1232                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1233                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1234                 int ret;
1235
1236                 td->io_blocks[idx]++;
1237                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1238                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1239
1240                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1241                         f = io_u->file;
1242                         if (f) {
1243                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1244                                     io_u->offset < f->first_write)
1245                                         f->first_write = io_u->offset;
1246                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1247                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1248                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1249                         }
1250                 }
1251
1252                 if (ramp_time_over(td)) {
1253                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1254
1255                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1256                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1257                                                         &icd->time);
1258                         if (!td->o.disable_lat) {
1259                                 unsigned long tusec;
1260
1261                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1262                                                         &icd->time);
1263                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1264                         }
1265                         if (!td->o.disable_clat) {
1266                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1267                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1268                         }
1269                         if (!td->o.disable_bw)
1270                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1271                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1272                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1273                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1274                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1275                                          utime_since_now(&td->start));
1276                         }
1277                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1278                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1279                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1280                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1281                                          utime_since_now(&td->start));
1282                 }
1283
1284                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1285                     td->o.do_verify &&
1286                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1287                         log_io_piece(td, io_u);
1288
1289                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1290
1291                 if (io_u->end_io) {
1292                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1293                         if (ret && !icd->error)
1294                                 icd->error = ret;
1295                 }
1296         } else if (io_u->error) {
1297                 icd->error = io_u->error;
1298                 io_u_log_error(td, io_u);
1299         }
1300         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1301             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1302                 /*
1303                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1304                  * and clear all the errors.
1305                  */
1306                 update_error_count(td, icd->error);
1307                 td_clear_error(td);
1308                 icd->error = 0;
1309                 io_u->error = 0;
1310         }
1311 }
1312
1313 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1314                      int nr)
1315 {
1316         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1317                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1318
1319         icd->nr = nr;
1320
1321         icd->error = 0;
1322         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1323 }
1324
1325 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1326                           struct io_completion_data *icd)
1327 {
1328         struct io_u *io_u;
1329         int i;
1330
1331         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1332                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1333
1334                 io_completed(td, io_u, icd);
1335
1336                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1337                         put_io_u(td, io_u);
1338         }
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Complete a single io_u for the sync engines.
1343  */
1344 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1345                        unsigned long *bytes)
1346 {
1347         struct io_completion_data icd;
1348
1349         init_icd(td, &icd, 1);
1350         io_completed(td, io_u, &icd);
1351
1352         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1353                 put_io_u(td, io_u);
1354
1355         if (icd.error) {
1356                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1357                 return -1;
1358         }
1359
1360         if (bytes) {
1361                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1362                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1363         }
1364
1365         return 0;
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1370  */
1371 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1372                          unsigned long *bytes)
1373 {
1374         struct io_completion_data icd;
1375         struct timespec *tvp = NULL;
1376         int ret;
1377         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1378
1379         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1380
1381         if (!min_evts)
1382                 tvp = &ts;
1383
1384         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1385         if (ret < 0) {
1386                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1387                 return ret;
1388         } else if (!ret)
1389                 return ret;
1390
1391         init_icd(td, &icd, ret);
1392         ios_completed(td, &icd);
1393         if (icd.error) {
1394                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1395                 return -1;
1396         }
1397
1398         if (bytes) {
1399                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1400                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1401         }
1402
1403         return 0;
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1408  */
1409 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1410 {
1411         if (!td->o.disable_slat) {
1412                 unsigned long slat_time;
1413
1414                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1415                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1416         }
1417 }
1418
1419 /*
1420  * "randomly" fill the buffer contents
1421  */
1422 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1423                       unsigned int max_bs)
1424 {
1425         io_u->buf_filled_len = 0;
1426
1427         if (!td->o.zero_buffers)
1428                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1429         else
1430                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1431 }