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
  11 struct io_completion_data {
  12         int nr;                         /* input */
  13
  14         int error;                      /* output */
  15         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  16         struct timeval time;            /* output */
  17 };
  18
  19 /*
  20  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  21  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  22  */
  23 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  24 {
  25         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  26         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  27
  28         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  29
  30         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Mark a given offset as used in the map.
  35  */
  36 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  37 {
  38         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned long long block;
  41         unsigned int blocks, nr_blocks;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45         blocks = 0;
  46
  47         while (nr_blocks) {
  48                 unsigned int this_blocks, mask;
  49                 unsigned int idx, bit;
  50
  51                 /*
  52                  * If we have a mixed random workload, we may
  53                  * encounter blocks we already did IO to.
  54                  */
  55                 if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block)) {
  56                         if (!blocks)
  57                                 blocks = 1;
  58                         break;
  59                 }
  60
  61                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  62                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  63
  64                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  65
  66                 this_blocks = nr_blocks;
  67                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  68                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  69
  70                 if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  71                         mask = -1U;
  72                 else
  73                         mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  74
  75                 f->file_map[idx] |= mask;
  76                 nr_blocks -= this_blocks;
  77                 blocks += this_blocks;
  78                 block += this_blocks;
  79         }
  80
  81         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  82                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  83 }
  84
  85 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  86                                      enum fio_ddir ddir)
  87 {
  88         unsigned long long max_blocks;
  89         unsigned long long max_size;
  90
  91         /*
  92          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  93          */
  94         max_size = f->io_size;
  95         if (max_size > f->real_file_size)
  96                 max_size = f->real_file_size;
  97
  98         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
  99         if (!max_blocks)
 100                 return 0;
 101
 102         return max_blocks;
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Return the next free block in the map.
 107  */
 108 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 109                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 110 {
 111         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 112         int i;
 113
 114         i = f->last_free_lookup;
 115         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 116         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 117                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 118                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 119                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 120                                 break;
 121                         f->last_free_lookup = i;
 122                         return 0;
 123                 }
 124
 125                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 126                 i++;
 127         }
 128
 129         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 130         return 1;
 131 }
 132
 133 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 134                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 135 {
 136         unsigned long long r;
 137         int loops = 5;
 138
 139         do {
 140                 r = os_random_long(&td->random_state);
 141                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 142                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 143                         * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 144
 145                 /*
 146                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 147                  */
 148                 if (!file_randommap(td, f))
 149                         return 0;
 150
 151                 /*
 152                  * calculate map offset and check if it's free
 153                  */
 154                 if (random_map_free(f, *b))
 155                         return 0;
 156
 157                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 158                                                                         *b);
 159         } while (--loops);
 160
 161         /*
 162          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 163          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 164          * block from there.
 165          */
 166         loops = 10;
 167         do {
 168                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 169                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 170                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 171                         return 0;
 172
 173                 r = os_random_long(&td->random_state);
 174         } while (--loops);
 175
 176         /*
 177          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 178          */
 179         f->last_free_lookup = 0;
 180         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 181 }
 182
 183 /*
 184  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 185  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 186  * the last io issued.
 187  */
 188 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 189 {
 190         struct fio_file *f = io_u->file;
 191         unsigned long long b;
 192         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 193
 194         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 195                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 196
 197                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 198                         return 1;
 199         } else {
 200                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 201                         if (!td_random(td) ||
 202                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 203                                 return 1;
 204                 } else
 205                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 206         }
 207
 208         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 209         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 210                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 211                                         io_u->offset, f->io_size);
 212                 return 1;
 213         }
 214
 215         io_u->offset += f->file_offset;
 216         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 217                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 218                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 219                 return 1;
 220         }
 221
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 static inline int is_power_of_2(unsigned int val)
 226 {
 227         return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
 228 }
 229
 230 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 231 {
 232         const int ddir = io_u->ddir;
 233         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 234         unsigned int minbs, maxbs;
 235         long r;
 236
 237         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 238         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 239
 240         if (minbs == maxbs)
 241                 buflen = minbs;
 242         else {
 243                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 244                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 245                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 246                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 247                         if (buflen < minbs)
 248                                 buflen = minbs;
 249                 } else {
 250                         long perc = 0;
 251                         unsigned int i;
 252
 253                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 254                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 255
 256                                 buflen = bsp->bs;
 257                                 perc += bsp->perc;
 258                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
 259                                         break;
 260                         }
 261                 }
 262                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 263                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 264         }
 265
 266         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 267                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 268                                                 minbs, ddir);
 269                 buflen = minbs;
 270         }
 271
 272         return buflen;
 273 }
 274
 275 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 276 {
 277         unsigned int diff;
 278
 279         /*
 280          * we do time or byte based switch. this is needed because
 281          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 282          * whereas reads do not.
 283          */
 284         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 285         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 286 }
 287
 288 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 289 {
 290         unsigned int v;
 291         long r;
 292
 293         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 294         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 295         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 296                 return DDIR_READ;
 297
 298         return DDIR_WRITE;
 299 }
 300
 301 /*
 302  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 303  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 304  * necessary.
 305  */
 306 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 307 {
 308         if (td_rw(td)) {
 309                 /*
 310                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 311                  */
 312                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 313                         unsigned long long max_bytes;
 314                         enum fio_ddir ddir;
 315
 316                         /*
 317                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 318                          * one data direction, to avoid overflowing the
 319                          * ranges too much
 320                          */
 321                         ddir = get_rand_ddir(td);
 322                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 323                         if (max_bytes >=
 324                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 325                                 if (!td->rw_end_set[ddir]) {
 326                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 327                                         fio_gettime(&td->rw_end[ddir], NULL);
 328                                 }
 329
 330                                 ddir ^= 1;
 331                         }
 332
 333                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 334                                 set_rwmix_bytes(td);
 335
 336                         td->rwmix_ddir = ddir;
 337                 }
 338                 return td->rwmix_ddir;
 339         } else if (td_read(td))
 340                 return DDIR_READ;
 341         else
 342                 return DDIR_WRITE;
 343 }
 344
 345 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 346 {
 347         int ret = put_file(td, f);
 348
 349         if (ret)
 350                 td_verror(td, ret, "file close");
 351 }
 352
 353 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 354 {
 355         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 356         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 357
 358         if (io_u->file)
 359                 put_file_log(td, io_u->file);
 360
 361         io_u->file = NULL;
 362         flist_del(&io_u->list);
 363         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 364         td->cur_depth--;
 365 }
 366
 367 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 368 {
 369         struct io_u *__io_u = *io_u;
 370
 371         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 372
 373         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 374         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 375                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 376
 377         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 378
 379         flist_del(&__io_u->list);
 380         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 381         td->cur_depth--;
 382         *io_u = NULL;
 383 }
 384
 385 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 386 {
 387         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 388                 goto out;
 389
 390         /*
 391          * see if it's time to sync
 392          */
 393         if (td->o.fsync_blocks &&
 394            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 395              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 396                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 397                 goto out;
 398         }
 399
 400         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 401
 402         /*
 403          * See if it's time to switch to a new zone
 404          */
 405         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 406                 td->zone_bytes = 0;
 407                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 408                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 409         }
 410
 411         /*
 412          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 413          * position.
 414          */
 415         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 416                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 417                 return 1;
 418         }
 419
 420         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 421         if (!io_u->buflen) {
 422                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 423                 return 1;
 424         }
 425
 426         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 427                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 428                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 429                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 430                 return 1;
 431         }
 432
 433         /*
 434          * mark entry before potentially trimming io_u
 435          */
 436         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 437                 mark_random_map(td, io_u);
 438
 439         /*
 440          * If using a write iolog, store this entry.
 441          */
 442 out:
 443         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 444         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 445         log_io_u(td, io_u);
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 450 {
 451         int index = 0;
 452
 453         switch (nr) {
 454         default:
 455                 index = 6;
 456                 break;
 457         case 33 ... 64:
 458                 index = 5;
 459                 break;
 460         case 17 ... 32:
 461                 index = 4;
 462                 break;
 463         case 9 ... 16:
 464                 index = 3;
 465                 break;
 466         case 5 ... 8:
 467                 index = 2;
 468                 break;
 469         case 1 ... 4:
 470                 index = 1;
 471         case 0:
 472                 break;
 473         }
 474
 475         map[index]++;
 476 }
 477
 478 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 479 {
 480         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 481         td->ts.total_submit++;
 482 }
 483
 484 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 485 {
 486         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 487         td->ts.total_complete++;
 488 }
 489
 490 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 491 {
 492         int index = 0;
 493
 494         switch (td->cur_depth) {
 495         default:
 496                 index = 6;
 497                 break;
 498         case 32 ... 63:
 499                 index = 5;
 500                 break;
 501         case 16 ... 31:
 502                 index = 4;
 503                 break;
 504         case 8 ... 15:
 505                 index = 3;
 506                 break;
 507         case 4 ... 7:
 508                 index = 2;
 509                 break;
 510         case 2 ... 3:
 511                 index = 1;
 512         case 1:
 513                 break;
 514         }
 515
 516         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 517 }
 518
 519 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 520 {
 521         int index = 0;
 522
 523         assert(usec < 1000);
 524
 525         switch (usec) {
 526         case 750 ... 999:
 527                 index = 9;
 528                 break;
 529         case 500 ... 749:
 530                 index = 8;
 531                 break;
 532         case 250 ... 499:
 533                 index = 7;
 534                 break;
 535         case 100 ... 249:
 536                 index = 6;
 537                 break;
 538         case 50 ... 99:
 539                 index = 5;
 540                 break;
 541         case 20 ... 49:
 542                 index = 4;
 543                 break;
 544         case 10 ... 19:
 545                 index = 3;
 546                 break;
 547         case 4 ... 9:
 548                 index = 2;
 549                 break;
 550         case 2 ... 3:
 551                 index = 1;
 552         case 0 ... 1:
 553                 break;
 554         }
 555
 556         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 557         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 558 }
 559
 560 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 561 {
 562         int index = 0;
 563
 564         switch (msec) {
 565         default:
 566                 index = 11;
 567                 break;
 568         case 1000 ... 1999:
 569                 index = 10;
 570                 break;
 571         case 750 ... 999:
 572                 index = 9;
 573                 break;
 574         case 500 ... 749:
 575                 index = 8;
 576                 break;
 577         case 250 ... 499:
 578                 index = 7;
 579                 break;
 580         case 100 ... 249:
 581                 index = 6;
 582                 break;
 583         case 50 ... 99:
 584                 index = 5;
 585                 break;
 586         case 20 ... 49:
 587                 index = 4;
 588                 break;
 589         case 10 ... 19:
 590                 index = 3;
 591                 break;
 592         case 4 ... 9:
 593                 index = 2;
 594                 break;
 595         case 2 ... 3:
 596                 index = 1;
 597         case 0 ... 1:
 598                 break;
 599         }
 600
 601         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 602         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 603 }
 604
 605 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 606 {
 607         if (usec < 1000)
 608                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 609         else
 610                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Get next file to service by choosing one at random
 615  */
 616 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 617                                            int badf)
 618 {
 619         struct fio_file *f;
 620         int fno;
 621
 622         do {
 623                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 624
 625                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 626                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 627                 f = td->files[fno];
 628                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 629                         continue;
 630
 631                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 632                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 633                         return f;
 634                 }
 635         } while (1);
 636 }
 637
 638 /*
 639  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 640  */
 641 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 642                                          int badf)
 643 {
 644         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 645         struct fio_file *f;
 646
 647         do {
 648                 f = td->files[td->next_file];
 649
 650                 td->next_file++;
 651                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 652                         td->next_file = 0;
 653
 654                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 655                         f = NULL;
 656                         continue;
 657                 }
 658
 659                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 660                         break;
 661
 662                 f = NULL;
 663         } while (td->next_file != old_next_file);
 664
 665         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 666         return f;
 667 }
 668
 669 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 670 {
 671         struct fio_file *f;
 672
 673         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 674
 675         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 676                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 677                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 678                                                   td->nr_done_files,
 679                                                   td->o.nr_files);
 680                 return NULL;
 681         }
 682
 683         f = td->file_service_file;
 684         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && td->file_service_left--)
 685                 goto out;
 686
 687         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 688                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 689         else
 690                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 691
 692         td->file_service_file = f;
 693         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 694 out:
 695         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 696         return f;
 697 }
 698
 699 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 700 {
 701         struct fio_file *f;
 702
 703         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 704                 return NULL;
 705
 706         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 707                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 708         else
 709                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 710
 711         return f;
 712 }
 713
 714 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 715 {
 716         struct fio_file *f;
 717
 718         do {
 719                 f = get_next_file(td);
 720                 if (!f)
 721                         return 1;
 722
 723 set_file:
 724                 io_u->file = f;
 725                 get_file(f);
 726
 727                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 728                         break;
 729
 730                 /*
 731                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 732                  * way we preserve queueing etc.
 733                  */
 734                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 735                         put_file_log(td, f);
 736                         fio_file_reset(f);
 737                         goto set_file;
 738                 }
 739
 740                 /*
 741                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 742                  * do that here.
 743                  */
 744                 io_u->file = NULL;
 745                 td_io_close_file(td, f);
 746                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 747                 td->nr_done_files++;
 748
 749                 /*
 750                  * probably not the right place to do this, but see
 751                  * if we need to open a new file
 752                  */
 753                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 754                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 755                         f = find_next_new_file(td);
 756
 757                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 758                                 return 1;
 759
 760                         goto set_file;
 761                 }
 762         } while (1);
 763
 764         return 0;
 765 }
 766
 767
 768 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 769 {
 770         struct io_u *io_u = NULL;
 771
 772         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 773                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 774         else if (!queue_full(td)) {
 775                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 776
 777                 io_u->buflen = 0;
 778                 io_u->resid = 0;
 779                 io_u->file = NULL;
 780                 io_u->end_io = NULL;
 781         }
 782
 783         if (io_u) {
 784                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 785                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 786
 787                 io_u->error = 0;
 788                 flist_del(&io_u->list);
 789                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 790                 td->cur_depth++;
 791         }
 792
 793         return io_u;
 794 }
 795
 796 /*
 797  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 798  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 799  */
 800 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 801 {
 802         struct fio_file *f;
 803         struct io_u *io_u;
 804
 805         io_u = __get_io_u(td);
 806         if (!io_u) {
 807                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 808                 return NULL;
 809         }
 810
 811         /*
 812          * from a requeue, io_u already setup
 813          */
 814         if (io_u->file)
 815                 goto out;
 816
 817         /*
 818          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 819          */
 820         if (td->o.read_iolog_file) {
 821                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 822                         goto err_put;
 823         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 824                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 825                 goto err_put;
 826         }
 827
 828         f = io_u->file;
 829         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 830
 831         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 832                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 833                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 834                         goto err_put;
 835                 }
 836
 837                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 838
 839                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 840                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 841                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 842                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 843         }
 844
 845         /*
 846          * Set io data pointers.
 847          */
 848         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 849         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 850         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 851
 852 out:
 853         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 854                 if (!td->o.disable_slat)
 855                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 856                 return io_u;
 857         }
 858 err_put:
 859         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 860         put_io_u(td, io_u);
 861         return NULL;
 862 }
 863
 864 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 865 {
 866         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 867
 868         log_err("fio: io_u error");
 869
 870         if (io_u->file)
 871                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 872
 873         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 874
 875         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 876                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 877
 878         if (!td->error)
 879                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 880 }
 881
 882 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 883                          struct io_completion_data *icd)
 884 {
 885         unsigned long usec;
 886
 887         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 888
 889         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 890         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 891
 892         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 893                 td->last_was_sync = 1;
 894                 return;
 895         }
 896
 897         td->last_was_sync = 0;
 898
 899         if (!io_u->error) {
 900                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 901                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 902                 int ret;
 903
 904                 td->io_blocks[idx]++;
 905                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 906                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 907
 908                 if (ramp_time_over(td)) {
 909                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
 910                                 usec = utime_since(&io_u->issue_time,
 911                                                         &icd->time);
 912
 913                         if (!td->o.disable_clat) {
 914                                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 915                                 io_u_mark_latency(td, usec);
 916                         }
 917                         if (!td->o.disable_bw)
 918                                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 919                 }
 920
 921                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 922                     td->o.do_verify &&
 923                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 924                         log_io_piece(td, io_u);
 925
 926                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 927
 928                 if (io_u->end_io) {
 929                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 930                         if (ret && !icd->error)
 931                                 icd->error = ret;
 932                 }
 933         } else {
 934                 icd->error = io_u->error;
 935                 io_u_log_error(td, io_u);
 936         }
 937 }
 938
 939 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
 940                      int nr)
 941 {
 942         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
 943                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
 944
 945         icd->nr = nr;
 946
 947         icd->error = 0;
 948         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 949 }
 950
 951 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 952                           struct io_completion_data *icd)
 953 {
 954         struct io_u *io_u;
 955         int i;
 956
 957         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 958                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 959
 960                 io_completed(td, io_u, icd);
 961                 put_io_u(td, io_u);
 962         }
 963 }
 964
 965 /*
 966  * Complete a single io_u for the sync engines.
 967  */
 968 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 969 {
 970         struct io_completion_data icd;
 971
 972         init_icd(td, &icd, 1);
 973         io_completed(td, io_u, &icd);
 974         put_io_u(td, io_u);
 975
 976         if (!icd.error)
 977                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 978
 979         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 980         return -1;
 981 }
 982
 983 /*
 984  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 985  */
 986 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
 987 {
 988         struct io_completion_data icd;
 989         struct timespec *tvp = NULL;
 990         int ret;
 991         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 992
 993         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
 994
 995         if (!min_evts)
 996                 tvp = &ts;
 997
 998         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
 999         if (ret < 0) {
1000                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1001                 return ret;
1002         } else if (!ret)
1003                 return ret;
1004
1005         init_icd(td, &icd, ret);
1006         ios_completed(td, &icd);
1007         if (!icd.error)
1008                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
1009
1010         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1011         return -1;
1012 }
1013
1014 /*
1015  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1016  */
1017 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1018 {
1019         if (!td->o.disable_slat) {
1020                 unsigned long slat_time;
1021
1022                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1023                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
1024         }
1025 }
1026
1027 /*
1028  * "randomly" fill the buffer contents
1029  */
1030 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1031                       unsigned int max_bs)
1032 {
1033         long *ptr = io_u->buf;
1034
1035         if (!td->o.zero_buffers) {
1036                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1037                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1038                         ptr++;
1039                 }
1040         } else
1041                 memset(ptr, 0, max_bs);
1042 }