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 "os.h"
  10
  11 /*
  12  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  13  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  14  */
  15 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  16                            unsigned long long block)
  17 {
  18         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  19         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  20
  21         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  22 }
  23
  24 /*
  25  * Mark a given offset as used in the map.
  26  */
  27 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  28                             struct io_u *io_u)
  29 {
  30         unsigned int min_bs = td->min_bs[io_u->ddir];
  31         unsigned long long block;
  32         unsigned int blocks;
  33
  34         block = io_u->offset / (unsigned long long) min_bs;
  35         blocks = 0;
  36         while (blocks < (io_u->buflen / min_bs)) {
  37                 unsigned int idx, bit;
  38
  39                 if (!random_map_free(td, f, block))
  40                         break;
  41
  42                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  43                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  44
  45                 assert(idx < f->num_maps);
  46
  47                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
  48                 block++;
  49                 blocks++;
  50         }
  51
  52         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  53                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  54 }
  55
  56 /*
  57  * Return the next free block in the map.
  58  */
  59 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  60                                unsigned long long *b)
  61 {
  62         int i;
  63
  64         *b = 0;
  65         i = 0;
  66         while ((*b) * td->rw_min_bs < f->real_file_size) {
  67                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
  68                         *b += ffz(f->file_map[i]);
  69                         return 0;
  70                 }
  71
  72                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
  73                 i++;
  74         }
  75
  76         return 1;
  77 }
  78
  79 /*
  80  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
  81  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
  82  * the last io issued.
  83  */
  84 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  85                            unsigned long long *offset, int ddir)
  86 {
  87         unsigned long long b, rb;
  88         long r;
  89
  90         if (!td->sequential) {
  91                 unsigned long long max_blocks = f->file_size / td->min_bs[ddir];
  92                 int loops = 50;
  93
  94                 do {
  95                         r = os_random_long(&td->random_state);
  96                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
  97                         if (td->norandommap)
  98                                 break;
  99                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs[ddir]);
 100                         loops--;
 101                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
 102
 103                 if (!loops) {
 104                         if (get_next_free_block(td, f, &b))
 105                                 return 1;
 106                 }
 107         } else
 108                 b = f->last_pos / td->min_bs[ddir];
 109
 110         *offset = (b * td->min_bs[ddir]) + f->file_offset;
 111         if (*offset > f->real_file_size)
 112                 return 1;
 113
 114         return 0;
 115 }
 116
 117 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, int ddir)
 118 {
 119         unsigned int buflen;
 120         long r;
 121
 122         if (td->min_bs[ddir] == td->max_bs[ddir])
 123                 buflen = td->min_bs[ddir];
 124         else {
 125                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 126                 buflen = (unsigned int) (1 + (double) (td->max_bs[ddir] - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 127                 if (!td->bs_unaligned)
 128                         buflen = (buflen + td->min_bs[ddir] - 1) & ~(td->min_bs[ddir] - 1);
 129         }
 130
 131         if (buflen > td->io_size - td->this_io_bytes[ddir]) {
 132                 /*
 133                  * if using direct/raw io, we may not be able to
 134                  * shrink the size. so just fail it.
 135                  */
 136                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO)
 137                         return 0;
 138
 139                 buflen = td->io_size - td->this_io_bytes[ddir];
 140         }
 141
 142         return buflen;
 143 }
 144
 145 /*
 146  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 147  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 148  * necessary.
 149  */
 150 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 151 {
 152         if (td_rw(td)) {
 153                 struct timeval now;
 154                 unsigned long elapsed;
 155
 156                 fio_gettime(&now, NULL);
 157                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 158
 159                 /*
 160                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 161                  */
 162                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 163                         unsigned int v;
 164                         long r;
 165
 166                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 167                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 168                         if (v < td->rwmixread)
 169                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 170                         else
 171                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 172                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 173                 }
 174                 return td->rwmix_ddir;
 175         } else if (td_read(td))
 176                 return DDIR_READ;
 177         else
 178                 return DDIR_WRITE;
 179 }
 180
 181 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 182 {
 183         io_u->file = NULL;
 184         list_del(&io_u->list);
 185         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 186         td->cur_depth--;
 187 }
 188
 189 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 190                      struct io_u *io_u)
 191 {
 192         /*
 193          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 194          */
 195         if (td->read_iolog)
 196                 return read_iolog_get(td, io_u);
 197
 198         /*
 199          * see if it's time to sync
 200          */
 201         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
 202             && should_fsync(td)) {
 203                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 204                 io_u->file = f;
 205                 return 0;
 206         }
 207
 208         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 209
 210         /*
 211          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next position.
 212          */
 213         if (!get_next_offset(td, f, &io_u->offset, io_u->ddir)) {
 214                 io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u->ddir);
 215                 if (io_u->buflen) {
 216                         /*
 217                          * If using a write iolog, store this entry.
 218                          */
 219                         if (td->write_iolog_file)
 220                                 write_iolog_put(td, io_u);
 221
 222                         io_u->file = f;
 223                         return 0;
 224                 }
 225         }
 226
 227         return 1;
 228 }
 229
 230 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 231 {
 232         struct io_u *io_u = NULL;
 233
 234         if (!queue_full(td)) {
 235                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 236
 237                 io_u->buflen = 0;
 238                 io_u->error = 0;
 239                 io_u->resid = 0;
 240                 list_del(&io_u->list);
 241                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 242                 td->cur_depth++;
 243         }
 244
 245         return io_u;
 246 }
 247
 248 /*
 249  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 250  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 251  */
 252 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 253 {
 254         struct io_u *io_u;
 255
 256         io_u = __get_io_u(td);
 257         if (!io_u)
 258                 return NULL;
 259
 260         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 261                 td->zone_bytes = 0;
 262                 f->last_pos += td->zone_skip;
 263         }
 264
 265         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 266                 put_io_u(td, io_u);
 267                 return NULL;
 268         }
 269
 270         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
 271                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 272                         put_io_u(td, io_u);
 273                         return NULL;
 274                 }
 275
 276                 io_u->buflen = f->real_file_size - io_u->offset;
 277         }
 278
 279         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 280                 if (!io_u->buflen) {
 281                         put_io_u(td, io_u);
 282                         return NULL;
 283                 }
 284
 285                 if (!td->read_iolog && !td->sequential && !td->norandommap)
 286                         mark_random_map(td, f, io_u);
 287
 288                 f->last_pos += io_u->buflen;
 289
 290                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
 291                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 292         }
 293
 294         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 295                 put_io_u(td, io_u);
 296                 return NULL;
 297         }
 298
 299         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 300         return io_u;
 301 }
 302
 303 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 304                   struct io_completion_data *icd)
 305 {
 306         unsigned long msec;
 307
 308         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 309                 td->last_was_sync = 1;
 310                 return;
 311         }
 312
 313         td->last_was_sync = 0;
 314
 315         if (!io_u->error) {
 316                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 317                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 318
 319                 td->io_blocks[idx]++;
 320                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 321                 td->zone_bytes += bytes;
 322                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 323
 324                 io_u->file->last_completed_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 325
 326                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 327
 328                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 329                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 330
 331                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 332                         log_io_piece(td, io_u);
 333
 334                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 335         } else
 336                 icd->error = io_u->error;
 337 }
 338
 339 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
 340 {
 341         struct io_u *io_u;
 342         int i;
 343
 344         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 345
 346         icd->error = 0;
 347         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 348
 349         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 350                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 351
 352                 io_completed(td, io_u, icd);
 353                 put_io_u(td, io_u);
 354         }
 355 }
 356
 357