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 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  26  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  27  */
  28 static int random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  29 {
  30         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  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 int nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45
  46         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  47                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  48
  49         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  51 }
  52
  53 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  54                            enum fio_ddir ddir)
  55 {
  56         uint64_t max_blocks;
  57         uint64_t max_size;
  58
  59         assert(ddir_rw(ddir));
  60
  61         /*
  62          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  63          */
  64         max_size = f->io_size;
  65         if (max_size > f->real_file_size)
  66                 max_size = f->real_file_size;
  67
  68         if (td->o.zone_range)
  69                 max_size = td->o.zone_range;
  70
  71         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  72                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  73
  74         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  75         if (!max_blocks)
  76                 return 0;
  77
  78         return max_blocks;
  79 }
  80
  81 struct rand_off {
  82         struct flist_head list;
  83         uint64_t off;
  84 };
  85
  86 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  87                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  88 {
  89         uint64_t r;
  90
  91         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  92                 uint64_t lastb;
  93
  94                 lastb = last_block(td, f, ddir);
  95                 if (!lastb)
  96                         return 1;
  97
  98                 r = __rand(&td->random_state);
  99
 100                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 101
 102                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) FRAND_MAX + 1.0));
 103         } else {
 104                 uint64_t off = 0;
 105
 106                 assert(fio_file_lfsr(f));
 107
 108                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 109                         return 1;
 110
 111                 *b = off;
 112         }
 113
 114         /*
 115          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 116          */
 117         if (!file_randommap(td, f))
 118                 goto ret;
 119
 120         /*
 121          * calculate map offset and check if it's free
 122          */
 123         if (random_map_free(f, *b))
 124                 goto ret;
 125
 126         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 127                                                 (unsigned long long) *b);
 128
 129         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 130         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 131                 return 1;
 132 ret:
 133         return 0;
 134 }
 135
 136 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 137                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 138                                        uint64_t *b)
 139 {
 140         *b = zipf_next(&f->zipf);
 141         return 0;
 142 }
 143
 144 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 145                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 146                                          uint64_t *b)
 147 {
 148         *b = pareto_next(&f->zipf);
 149         return 0;
 150 }
 151
 152 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 153 {
 154         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 155         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 156
 157         return r1->off - r2->off;
 158 }
 159
 160 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 161                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 162 {
 163         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 164                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 165         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 166                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 167         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 168                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 169
 170         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 171         return 1;
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 176  * specified.
 177  */
 178 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 179 {
 180         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 181                 return 0;
 182         if (!td_random(td))
 183                 return 0;
 184         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 185                 return 0;
 186         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 187                 return 0;
 188
 189         return 1;
 190 }
 191
 192 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 193 {
 194         unsigned int v;
 195         unsigned long r;
 196
 197         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 198                 return 1;
 199
 200         r = __rand(&td->seq_rand_state[ddir]);
 201         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 202
 203         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 204 }
 205
 206 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 207                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 208 {
 209         struct rand_off *r;
 210         int i, ret = 1;
 211
 212         if (!should_sort_io(td))
 213                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 214
 215         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 216 fetch:
 217                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 218                 flist_del(&r->list);
 219                 *b = r->off;
 220                 free(r);
 221                 return 0;
 222         }
 223
 224         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 225                 r = malloc(sizeof(*r));
 226
 227                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 228                 if (ret) {
 229                         free(r);
 230                         break;
 231                 }
 232
 233                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 234         }
 235
 236         if (ret && !i)
 237                 return ret;
 238
 239         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 240         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 241         goto fetch;
 242 }
 243
 244 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 245                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 246 {
 247         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 248                 return 0;
 249
 250         if (td->o.time_based) {
 251                 fio_file_reset(td, f);
 252                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 253                         return 0;
 254         }
 255
 256         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 257                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 258                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 259         return 1;
 260 }
 261
 262 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 263                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 264 {
 265         struct thread_options *o = &td->o;
 266
 267         assert(ddir_rw(ddir));
 268
 269         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 270             o->time_based)
 271                 f->last_pos[ddir] = f->last_pos[ddir] - f->io_size;
 272
 273         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 274                 uint64_t pos;
 275
 276                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 277                         f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 278
 279                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 280                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 281                         pos += o->ddir_seq_add;
 282
 283                         /*
 284                          * If we reach beyond the end of the file
 285                          * with holed IO, wrap around to the
 286                          * beginning again.
 287                          */
 288                         if (pos >= f->real_file_size)
 289                                 pos = f->file_offset;
 290                 }
 291
 292                 *offset = pos;
 293                 return 0;
 294         }
 295
 296         return 1;
 297 }
 298
 299 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 300                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 301                           unsigned int *is_random)
 302 {
 303         struct fio_file *f = io_u->file;
 304         uint64_t b, offset;
 305         int ret;
 306
 307         assert(ddir_rw(ddir));
 308
 309         b = offset = -1ULL;
 310
 311         if (rw_seq) {
 312                 if (td_random(td)) {
 313                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 314                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 315                                 *is_random = 1;
 316                         } else {
 317                                 *is_random = 0;
 318                                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 319                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 320                                 if (ret)
 321                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 322                         }
 323                 } else {
 324                         *is_random = 0;
 325                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 326                 }
 327         } else {
 328                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 329                 *is_random = 0;
 330
 331                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 332                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 333                         if (ret) {
 334                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 335                                 *is_random = 0;
 336                         }
 337                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 338                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 339                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 340                         else
 341                                 offset = 0;
 342                         ret = 0;
 343                 } else {
 344                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 345                         ret = 1;
 346                 }
 347         }
 348
 349         if (!ret) {
 350                 if (offset != -1ULL)
 351                         io_u->offset = offset;
 352                 else if (b != -1ULL)
 353                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 354                 else {
 355                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 356                         ret = 1;
 357                 }
 358         }
 359
 360         return ret;
 361 }
 362
 363 /*
 364  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 365  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 366  * the last io issued.
 367  */
 368 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 369                              unsigned int *is_random)
 370 {
 371         struct fio_file *f = io_u->file;
 372         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 373         int rw_seq_hit = 0;
 374
 375         assert(ddir_rw(ddir));
 376
 377         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 378                 rw_seq_hit = 1;
 379                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 380         }
 381
 382         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 383                 return 1;
 384
 385         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 386                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 387                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 388                                         (unsigned long long) f->io_size);
 389                 return 1;
 390         }
 391
 392         io_u->offset += f->file_offset;
 393         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 394                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 395                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 396                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 397                 return 1;
 398         }
 399
 400         return 0;
 401 }
 402
 403 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 404                            unsigned int *is_random)
 405 {
 406         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 407                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 408
 409                 if (ops->fill_io_u_off)
 410                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 411         }
 412
 413         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 414 }
 415
 416 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 417                             unsigned int buflen)
 418 {
 419         struct fio_file *f = io_u->file;
 420
 421         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 422 }
 423
 424 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 425                                       unsigned int is_random)
 426 {
 427         int ddir = io_u->ddir;
 428         unsigned int buflen = 0;
 429         unsigned int minbs, maxbs;
 430         unsigned long r;
 431
 432         assert(ddir_rw(ddir));
 433
 434         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 435                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 436
 437         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 438         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 439
 440         if (minbs == maxbs)
 441                 return minbs;
 442
 443         /*
 444          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 445          */
 446         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 447                 return 0;
 448
 449         do {
 450                 r = __rand(&td->bsrange_state);
 451
 452                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 453                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 454                                         (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 455                         if (buflen < minbs)
 456                                 buflen = minbs;
 457                 } else {
 458                         long perc = 0;
 459                         unsigned int i;
 460
 461                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 462                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 463
 464                                 buflen = bsp->bs;
 465                                 perc += bsp->perc;
 466                                 if ((r <= ((FRAND_MAX / 100L) * perc)) &&
 467                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 468                                         break;
 469                         }
 470                 }
 471
 472                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 473                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 474                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 475
 476                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 477                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 478
 479         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 480
 481         return buflen;
 482 }
 483
 484 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 485                                     unsigned int is_random)
 486 {
 487         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 488                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 489
 490                 if (ops->fill_io_u_size)
 491                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 492         }
 493
 494         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 495 }
 496
 497 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 498 {
 499         unsigned int diff;
 500
 501         /*
 502          * we do time or byte based switch. this is needed because
 503          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 504          * whereas reads do not.
 505          */
 506         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 507         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 508 }
 509
 510 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 511 {
 512         unsigned int v;
 513         unsigned long r;
 514
 515         r = __rand(&td->rwmix_state);
 516         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 517
 518         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 519                 return DDIR_READ;
 520
 521         return DDIR_WRITE;
 522 }
 523
 524 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 525 {
 526         /*
 527          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 528          * not to skew our latency numbers.
 529          *
 530          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 531          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 532          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 533          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 534          */
 535         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
 536                 int fio_unused ret;
 537
 538                 ret = td_io_commit(td);
 539         }
 540
 541         while (td->io_u_in_flight) {
 542                 int fio_unused ret;
 543
 544                 ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
 545         }
 546 }
 547
 548 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 549 {
 550         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 551         long usec;
 552
 553         assert(ddir_rw(ddir));
 554
 555         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 556                 return ddir;
 557
 558         /*
 559          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 560          * should switch.
 561          */
 562         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 563                 /*
 564                  * Other direction does not have too much pending, switch
 565                  */
 566                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 567                         return odir;
 568
 569                 /*
 570                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 571                  * and deduct from both.
 572                  */
 573                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 574                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 575                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 576                 } else {
 577                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 578                         ddir = odir;
 579                 }
 580         } else
 581                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 582
 583         io_u_quiesce(td);
 584
 585         usec = usec_sleep(td, usec);
 586
 587         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 588
 589         odir = ddir ^ 1;
 590         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 591                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 592
 593         return ddir;
 594 }
 595
 596 /*
 597  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 598  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 599  * necessary.
 600  */
 601 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 602 {
 603         enum fio_ddir ddir;
 604
 605         /*
 606          * see if it's time to fsync
 607          */
 608         if (td->o.fsync_blocks &&
 609            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 610              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 611                 return DDIR_SYNC;
 612
 613         /*
 614          * see if it's time to fdatasync
 615          */
 616         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 617            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 618              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 619                 return DDIR_DATASYNC;
 620
 621         /*
 622          * see if it's time to sync_file_range
 623          */
 624         if (td->sync_file_range_nr &&
 625            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 626              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 627                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 628
 629         if (td_rw(td)) {
 630                 /*
 631                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 632                  */
 633                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 634                         /*
 635                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 636                          * one data direction, to avoid overflowing the
 637                          * ranges too much
 638                          */
 639                         ddir = get_rand_ddir(td);
 640
 641                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 642                                 set_rwmix_bytes(td);
 643
 644                         td->rwmix_ddir = ddir;
 645                 }
 646                 ddir = td->rwmix_ddir;
 647         } else if (td_read(td))
 648                 ddir = DDIR_READ;
 649         else if (td_write(td))
 650                 ddir = DDIR_WRITE;
 651         else
 652                 ddir = DDIR_TRIM;
 653
 654         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 655         return td->rwmix_ddir;
 656 }
 657
 658 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 659 {
 660         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
 661
 662         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 663             td->o.barrier_blocks &&
 664            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 665              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 666                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 667 }
 668
 669 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 670 {
 671         unsigned int ret = put_file(td, f);
 672
 673         if (ret)
 674                 td_verror(td, ret, "file close");
 675 }
 676
 677 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 678 {
 679         td_io_u_lock(td);
 680
 681         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 682                 put_file_log(td, io_u->file);
 683
 684         io_u->file = NULL;
 685         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 686
 687         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 688                 td->cur_depth--;
 689         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 690         td_io_u_unlock(td);
 691         td_io_u_free_notify(td);
 692 }
 693
 694 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 695 {
 696         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 697         put_io_u(td, io_u);
 698 }
 699
 700 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 701 {
 702         struct io_u *__io_u = *io_u;
 703         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 704
 705         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 706
 707         td_io_u_lock(td);
 708
 709         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 710         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 711                 td->io_issues[ddir]--;
 712
 713         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 714         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 715                 td->cur_depth--;
 716
 717         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 718         td_io_u_unlock(td);
 719         *io_u = NULL;
 720 }
 721
 722 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 723 {
 724         unsigned int is_random;
 725
 726         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 727                 goto out;
 728
 729         set_rw_ddir(td, io_u);
 730
 731         /*
 732          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 733          */
 734         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 735                 goto out;
 736
 737         /*
 738          * See if it's time to switch to a new zone
 739          */
 740         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 741                 struct fio_file *f = io_u->file;
 742
 743                 td->zone_bytes = 0;
 744                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 745
 746                 /*
 747                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 748                  */
 749                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 750                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 751                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 752                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 753         }
 754
 755         /*
 756          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 757          * position.
 758          */
 759         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 760                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 761                 return 1;
 762         }
 763
 764         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 765         if (!io_u->buflen) {
 766                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 767                 return 1;
 768         }
 769
 770         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 771                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 772                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 773                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 774                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 775                 return 1;
 776         }
 777
 778         /*
 779          * mark entry before potentially trimming io_u
 780          */
 781         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 782                 mark_random_map(td, io_u);
 783
 784 out:
 785         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 786         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 787         return 0;
 788 }
 789
 790 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 791 {
 792         int idx = 0;
 793
 794         switch (nr) {
 795         default:
 796                 idx = 6;
 797                 break;
 798         case 33 ... 64:
 799                 idx = 5;
 800                 break;
 801         case 17 ... 32:
 802                 idx = 4;
 803                 break;
 804         case 9 ... 16:
 805                 idx = 3;
 806                 break;
 807         case 5 ... 8:
 808                 idx = 2;
 809                 break;
 810         case 1 ... 4:
 811                 idx = 1;
 812         case 0:
 813                 break;
 814         }
 815
 816         map[idx]++;
 817 }
 818
 819 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 820 {
 821         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 822         td->ts.total_submit++;
 823 }
 824
 825 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 826 {
 827         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 828         td->ts.total_complete++;
 829 }
 830
 831 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 832 {
 833         int idx = 0;
 834
 835         switch (td->cur_depth) {
 836         default:
 837                 idx = 6;
 838                 break;
 839         case 32 ... 63:
 840                 idx = 5;
 841                 break;
 842         case 16 ... 31:
 843                 idx = 4;
 844                 break;
 845         case 8 ... 15:
 846                 idx = 3;
 847                 break;
 848         case 4 ... 7:
 849                 idx = 2;
 850                 break;
 851         case 2 ... 3:
 852                 idx = 1;
 853         case 1:
 854                 break;
 855         }
 856
 857         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 858 }
 859
 860 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 861 {
 862         int idx = 0;
 863
 864         assert(usec < 1000);
 865
 866         switch (usec) {
 867         case 750 ... 999:
 868                 idx = 9;
 869                 break;
 870         case 500 ... 749:
 871                 idx = 8;
 872                 break;
 873         case 250 ... 499:
 874                 idx = 7;
 875                 break;
 876         case 100 ... 249:
 877                 idx = 6;
 878                 break;
 879         case 50 ... 99:
 880                 idx = 5;
 881                 break;
 882         case 20 ... 49:
 883                 idx = 4;
 884                 break;
 885         case 10 ... 19:
 886                 idx = 3;
 887                 break;
 888         case 4 ... 9:
 889                 idx = 2;
 890                 break;
 891         case 2 ... 3:
 892                 idx = 1;
 893         case 0 ... 1:
 894                 break;
 895         }
 896
 897         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 898         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 899 }
 900
 901 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 902 {
 903         int idx = 0;
 904
 905         switch (msec) {
 906         default:
 907                 idx = 11;
 908                 break;
 909         case 1000 ... 1999:
 910                 idx = 10;
 911                 break;
 912         case 750 ... 999:
 913                 idx = 9;
 914                 break;
 915         case 500 ... 749:
 916                 idx = 8;
 917                 break;
 918         case 250 ... 499:
 919                 idx = 7;
 920                 break;
 921         case 100 ... 249:
 922                 idx = 6;
 923                 break;
 924         case 50 ... 99:
 925                 idx = 5;
 926                 break;
 927         case 20 ... 49:
 928                 idx = 4;
 929                 break;
 930         case 10 ... 19:
 931                 idx = 3;
 932                 break;
 933         case 4 ... 9:
 934                 idx = 2;
 935                 break;
 936         case 2 ... 3:
 937                 idx = 1;
 938         case 0 ... 1:
 939                 break;
 940         }
 941
 942         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 943         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 944 }
 945
 946 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 947 {
 948         if (usec < 1000)
 949                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 950         else
 951                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 952 }
 953
 954 /*
 955  * Get next file to service by choosing one at random
 956  */
 957 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 958                                            enum fio_file_flags goodf,
 959                                            enum fio_file_flags badf)
 960 {
 961         struct fio_file *f;
 962         int fno;
 963
 964         do {
 965                 int opened = 0;
 966                 unsigned long r;
 967
 968                 r = __rand(&td->next_file_state);
 969                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 970                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 971
 972                 f = td->files[fno];
 973                 if (fio_file_done(f))
 974                         continue;
 975
 976                 if (!fio_file_open(f)) {
 977                         int err;
 978
 979                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
 980                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 981
 982                         err = td_io_open_file(td, f);
 983                         if (err)
 984                                 continue;
 985                         opened = 1;
 986                 }
 987
 988                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 989                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 990                         return f;
 991                 }
 992                 if (opened)
 993                         td_io_close_file(td, f);
 994         } while (1);
 995 }
 996
 997 /*
 998  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 999  */
1000 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1001                                          int badf)
1002 {
1003         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1004         struct fio_file *f;
1005
1006         do {
1007                 int opened = 0;
1008
1009                 f = td->files[td->next_file];
1010
1011                 td->next_file++;
1012                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1013                         td->next_file = 0;
1014
1015                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1016                 if (fio_file_done(f)) {
1017                         f = NULL;
1018                         continue;
1019                 }
1020
1021                 if (!fio_file_open(f)) {
1022                         int err;
1023
1024                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1025                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1026
1027                         err = td_io_open_file(td, f);
1028                         if (err) {
1029                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1030                                         err, f->file_name);
1031                                 f = NULL;
1032                                 continue;
1033                         }
1034                         opened = 1;
1035                 }
1036
1037                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1038                                                                 f->flags);
1039                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1040                         break;
1041
1042                 if (opened)
1043                         td_io_close_file(td, f);
1044
1045                 f = NULL;
1046         } while (td->next_file != old_next_file);
1047
1048         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1049         return f;
1050 }
1051
1052 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1053 {
1054         struct fio_file *f;
1055
1056         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1057
1058         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1059                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1060                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1061                                                   td->nr_done_files,
1062                                                   td->o.nr_files);
1063                 return NULL;
1064         }
1065
1066         f = td->file_service_file;
1067         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1068                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1069                         goto out;
1070                 if (td->file_service_left--)
1071                         goto out;
1072         }
1073
1074         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1075             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1076                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1077         else
1078                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1079
1080         if (IS_ERR(f))
1081                 return f;
1082
1083         td->file_service_file = f;
1084         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1085 out:
1086         if (f)
1087                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1088         else
1089                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1090         return f;
1091 }
1092
1093 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1094 {
1095         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1096                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1097
1098                 if (ops->get_next_file)
1099                         return ops->get_next_file(td);
1100         }
1101
1102         return __get_next_file(td);
1103 }
1104
1105 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1106 {
1107         struct fio_file *f;
1108
1109         do {
1110                 f = get_next_file(td);
1111                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1112                         return PTR_ERR(f);
1113
1114                 io_u->file = f;
1115                 get_file(f);
1116
1117                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1118                         break;
1119
1120                 put_file_log(td, f);
1121                 td_io_close_file(td, f);
1122                 io_u->file = NULL;
1123                 fio_file_set_done(f);
1124                 td->nr_done_files++;
1125                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1126                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1127         } while (1);
1128
1129         return 0;
1130 }
1131
1132 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1133                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1134 {
1135         if (!td->error)
1136                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1137         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1138         icd->error = ETIMEDOUT;
1139 }
1140
1141 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1142 {
1143         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1144         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1145         td->latency_failed = 0;
1146 }
1147
1148 /*
1149  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1150  * are at QD=1, then it's time to give up.
1151  */
1152 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1153 {
1154         if (td->latency_qd == 1)
1155                 return 1;
1156
1157         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1158
1159         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1160                 td->latency_qd_low--;
1161
1162         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1163
1164         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1165
1166         /*
1167          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1168          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1169          */
1170         io_u_quiesce(td);
1171         lat_new_cycle(td);
1172         return 0;
1173 }
1174
1175 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1176 {
1177         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1178                 return __lat_target_failed(td);
1179
1180         td->latency_failed++;
1181         return 0;
1182 }
1183
1184 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1185 {
1186         td->latency_end_run = 0;
1187
1188         if (td->o.latency_target) {
1189                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1190                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1191                 td->latency_qd = 1;
1192                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1193                 td->latency_qd_low = 1;
1194                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1195         } else
1196                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1197 }
1198
1199 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1200 {
1201         if (!td->latency_end_run)
1202                 lat_target_init(td);
1203 }
1204
1205 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1206 {
1207         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1208         struct thread_options *o = &td->o;
1209
1210         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1211
1212         /*
1213          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1214          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1215          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1216          */
1217         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1218                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1219         else
1220                 td->latency_qd *= 2;
1221
1222         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1223                 td->latency_qd = o->iodepth;
1224
1225         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1226
1227         /*
1228          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1229          * we get only the results from the targeted depth.
1230          */
1231         if (td->latency_qd == qd) {
1232                 if (td->latency_end_run) {
1233                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1234                         td->done = 1;
1235                 } else {
1236                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1237                         io_u_quiesce(td);
1238                         td->latency_end_run = 1;
1239                         reset_all_stats(td);
1240                         reset_io_stats(td);
1241                 }
1242         }
1243
1244         lat_new_cycle(td);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * Check if we can bump the queue depth
1249  */
1250 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1251 {
1252         uint64_t usec_window;
1253         uint64_t ios;
1254         double success_ios;
1255
1256         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1257         if (usec_window < td->o.latency_window)
1258                 return;
1259
1260         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1261         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1262         success_ios *= 100.0;
1263
1264         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1265
1266         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1267                 lat_target_success(td);
1268         else
1269                 __lat_target_failed(td);
1270 }
1271
1272 /*
1273  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1274  * using the full queue depth available.
1275  */
1276 int queue_full(const struct thread_data *td)
1277 {
1278         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1279
1280         if (qempty)
1281                 return 1;
1282         if (!td->o.latency_target)
1283                 return 0;
1284
1285         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1286 }
1287
1288 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1289 {
1290         struct io_u *io_u = NULL;
1291
1292         if (td->stop_io)
1293                 return NULL;
1294
1295         td_io_u_lock(td);
1296
1297 again:
1298         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1299                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1300         else if (!queue_full(td)) {
1301                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1302
1303                 io_u->file = NULL;
1304                 io_u->buflen = 0;
1305                 io_u->resid = 0;
1306                 io_u->end_io = NULL;
1307         }
1308
1309         if (io_u) {
1310                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1311                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1312                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1313                                  IO_U_F_VER_LIST);
1314
1315                 io_u->error = 0;
1316                 io_u->acct_ddir = -1;
1317                 td->cur_depth++;
1318                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1319                 io_u->ipo = NULL;
1320         } else if (td->o.verify_async) {
1321                 /*
1322                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1323                  * return one
1324                  */
1325                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1326                 goto again;
1327         }
1328
1329         td_io_u_unlock(td);
1330         return io_u;
1331 }
1332
1333 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1334 {
1335         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1336                 return 0;
1337
1338         if (td->trim_entries) {
1339                 int get_trim = 0;
1340
1341                 if (td->trim_batch) {
1342                         td->trim_batch--;
1343                         get_trim = 1;
1344                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1345                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1346                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1347                         if (!td->trim_batch)
1348                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1349                         get_trim = 1;
1350                 }
1351
1352                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1353                         return 1;
1354         }
1355
1356         return 0;
1357 }
1358
1359 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1360 {
1361         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1362                 return 0;
1363
1364         if (td->io_hist_len) {
1365                 int get_verify = 0;
1366
1367                 if (td->verify_batch)
1368                         get_verify = 1;
1369                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1370                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1371                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1372                         if (!td->verify_batch)
1373                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1374                         get_verify = 1;
1375                 }
1376
1377                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1378                         td->verify_batch--;
1379                         return 1;
1380                 }
1381         }
1382
1383         return 0;
1384 }
1385
1386 /*
1387  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1388  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1389  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1390  * we can expect from a device.
1391  */
1392 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1393 {
1394         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1395         uint64_t boffset;
1396         unsigned int offset;
1397         void *p, *end;
1398
1399         if (!nr_blocks)
1400                 return;
1401
1402         p = io_u->xfer_buf;
1403         boffset = io_u->offset;
1404         io_u->buf_filled_len = 0;
1405
1406         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1407                 /*
1408                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1409                  * the buffer, given by the product of the usec time
1410                  * and the actual offset.
1411                  */
1412                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1413                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1414                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1415                         offset -= sizeof(uint64_t);
1416                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1417
1418                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1419                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1420                 p += 512;
1421                 boffset += 512;
1422         }
1423 }
1424
1425 /*
1426  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1427  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1428  */
1429 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1430 {
1431         struct fio_file *f;
1432         struct io_u *io_u;
1433         int do_scramble = 0;
1434         long ret = 0;
1435
1436         io_u = __get_io_u(td);
1437         if (!io_u) {
1438                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1439                 return NULL;
1440         }
1441
1442         if (check_get_verify(td, io_u))
1443                 goto out;
1444         if (check_get_trim(td, io_u))
1445                 goto out;
1446
1447         /*
1448          * from a requeue, io_u already setup
1449          */
1450         if (io_u->file)
1451                 goto out;
1452
1453         /*
1454          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1455          */
1456         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1457                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1458                         goto err_put;
1459         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1460                 ret = -EBUSY;
1461                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1462                 goto err_put;
1463         }
1464
1465         f = io_u->file;
1466         if (!f) {
1467                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1468                 goto err_put;
1469         }
1470
1471         assert(fio_file_open(f));
1472
1473         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1474                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1475                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1476                         goto err_put;
1477                 }
1478
1479                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1480                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1481
1482                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1483                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1484                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1485                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1486                                         io_u->xfer_buflen);
1487                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1488                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1489                                 do_scramble = 1;
1490                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1491                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1492                                 do_scramble = 0;
1493                         }
1494                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1495                         /*
1496                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1497                          * buffer is used for writes it is refilled.
1498                          */
1499                         io_u->buf_filled_len = 0;
1500                 }
1501         }
1502
1503         /*
1504          * Set io data pointers.
1505          */
1506         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1507         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1508
1509 out:
1510         assert(io_u->file);
1511         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1512                 if (!td->o.disable_slat)
1513                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1514                 if (do_scramble)
1515                         small_content_scramble(io_u);
1516                 return io_u;
1517         }
1518 err_put:
1519         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1520         put_io_u(td, io_u);
1521         return ERR_PTR(ret);
1522 }
1523
1524 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1525 {
1526         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1527
1528         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1529                 return;
1530
1531         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1532                 io_u->file ? " on file " : "",
1533                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1534                 strerror(io_u->error),
1535                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1536                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1537
1538         if (!td->error)
1539                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1540 }
1541
1542 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1543 {
1544         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1545                 && td->o.disable_bw;
1546 }
1547
1548 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1549                                   struct io_completion_data *icd,
1550                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1551 {
1552         unsigned long lusec = 0;
1553
1554         if (!gtod_reduce(td))
1555                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1556
1557         if (!td->o.disable_lat) {
1558                 unsigned long tusec;
1559
1560                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1561                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1562
1563                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1564                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1565
1566                         if (ops->io_u_lat)
1567                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1568                 }
1569
1570                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1571                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1572                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1573                         if (lat_target_failed(td))
1574                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1575                 }
1576         }
1577
1578         if (!td->o.disable_clat) {
1579                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1580                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1581         }
1582
1583         if (!td->o.disable_bw)
1584                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1585
1586         if (!gtod_reduce(td))
1587                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1588 }
1589
1590 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1591 {
1592         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1593
1594         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1595         bps = td->rate_bps[ddir];
1596         secs = bytes / bps;
1597         remainder = bytes % bps;
1598         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1599 }
1600
1601 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1602                          struct io_completion_data *icd)
1603 {
1604         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1605         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1606         struct fio_file *f = io_u->file;
1607
1608         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1609
1610         td_io_u_lock(td);
1611         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1612         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1613
1614         /*
1615          * Mark IO ok to verify
1616          */
1617         if (io_u->ipo) {
1618                 /*
1619                  * Remove errored entry from the verification list
1620                  */
1621                 if (io_u->error)
1622                         unlog_io_piece(td, io_u);
1623                 else {
1624                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1625                         write_barrier();
1626                 }
1627         }
1628
1629         td_io_u_unlock(td);
1630
1631         if (ddir_sync(ddir)) {
1632                 td->last_was_sync = 1;
1633                 if (f) {
1634                         f->first_write = -1ULL;
1635                         f->last_write = -1ULL;
1636                 }
1637                 return;
1638         }
1639
1640         td->last_was_sync = 0;
1641         td->last_ddir = ddir;
1642
1643         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1644                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1645                 const enum fio_ddir oddir = ddir ^ 1;
1646                 int ret;
1647
1648                 td->io_blocks[ddir]++;
1649                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1650                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1651
1652                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1653                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1654
1655                 if (ddir == DDIR_WRITE) {
1656                         if (f) {
1657                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1658                                     io_u->offset < f->first_write)
1659                                         f->first_write = io_u->offset;
1660                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1661                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1662                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1663                         }
1664                         if (td->last_write_comp) {
1665                                 int idx = td->last_write_idx++;
1666
1667                                 td->last_write_comp[idx] = io_u->offset;
1668                                 if (td->last_write_idx == td->o.iodepth)
1669                                         td->last_write_idx = 0;
1670                         }
1671                 }
1672
1673                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1674                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1675                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1676
1677                         if (__should_check_rate(td, ddir)) {
1678                                 td->rate_pending_usleep[ddir] =
1679                                         (usec_for_io(td, ddir) -
1680                                          utime_since_now(&td->start));
1681                         }
1682                         if (ddir != DDIR_TRIM &&
1683                             __should_check_rate(td, oddir)) {
1684                                 td->rate_pending_usleep[oddir] =
1685                                         (usec_for_io(td, oddir) -
1686                                          utime_since_now(&td->start));
1687                         }
1688                 }
1689
1690                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1691
1692                 if (io_u->end_io) {
1693                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1694                         io_u = *io_u_ptr;
1695                         if (ret && !icd->error)
1696                                 icd->error = ret;
1697                 }
1698         } else if (io_u->error) {
1699                 icd->error = io_u->error;
1700                 io_u_log_error(td, io_u);
1701         }
1702         if (icd->error) {
1703                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1704
1705                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1706                         return;
1707
1708                 /*
1709                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1710                  * and clear all the errors.
1711                  */
1712                 update_error_count(td, icd->error);
1713                 td_clear_error(td);
1714                 icd->error = 0;
1715                 if (io_u)
1716                         io_u->error = 0;
1717         }
1718 }
1719
1720 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1721                      int nr)
1722 {
1723         int ddir;
1724
1725         if (!gtod_reduce(td))
1726                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1727
1728         icd->nr = nr;
1729
1730         icd->error = 0;
1731         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1732                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1733 }
1734
1735 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1736                           struct io_completion_data *icd)
1737 {
1738         struct io_u *io_u;
1739         int i;
1740
1741         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1742                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1743
1744                 io_completed(td, &io_u, icd);
1745
1746                 if (io_u)
1747                         put_io_u(td, io_u);
1748         }
1749 }
1750
1751 /*
1752  * Complete a single io_u for the sync engines.
1753  */
1754 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1755                        uint64_t *bytes)
1756 {
1757         struct io_completion_data icd;
1758
1759         init_icd(td, &icd, 1);
1760         io_completed(td, &io_u, &icd);
1761
1762         if (io_u)
1763                 put_io_u(td, io_u);
1764
1765         if (icd.error) {
1766                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1767                 return -1;
1768         }
1769
1770         if (bytes) {
1771                 int ddir;
1772
1773                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1774                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1775         }
1776
1777         return 0;
1778 }
1779
1780 /*
1781  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1782  */
1783 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1784                          uint64_t *bytes)
1785 {
1786         struct io_completion_data icd;
1787         struct timespec *tvp = NULL;
1788         int ret;
1789         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1790
1791         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1792
1793         if (!min_evts)
1794                 tvp = &ts;
1795         else if (min_evts > td->cur_depth)
1796                 min_evts = td->cur_depth;
1797
1798         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1799         if (ret < 0) {
1800                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1801                 return ret;
1802         } else if (!ret)
1803                 return ret;
1804
1805         init_icd(td, &icd, ret);
1806         ios_completed(td, &icd);
1807         if (icd.error) {
1808                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1809                 return -1;
1810         }
1811
1812         if (bytes) {
1813                 int ddir;
1814
1815                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1816                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1817         }
1818
1819         return 0;
1820 }
1821
1822 /*
1823  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1824  */
1825 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1826 {
1827         if (!td->o.disable_slat) {
1828                 unsigned long slat_time;
1829
1830                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1831                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1832                                 io_u->offset);
1833         }
1834 }
1835
1836 /*
1837  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1838  */
1839 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1840 {
1841         unsigned int v;
1842         unsigned long r;
1843
1844         if (!td->o.dedupe_percentage)
1845                 return &td->buf_state;
1846         else if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1847                 return &td->buf_state_prev;
1848
1849         r = __rand(&td->dedupe_state);
1850         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1851
1852         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1853                 return &td->buf_state_prev;
1854
1855         return &td->buf_state;
1856 }
1857
1858 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1859 {
1860         if (rs == &td->buf_state)
1861                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1862 }
1863
1864 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1865                     unsigned int max_bs)
1866 {
1867         struct thread_options *o = &td->o;
1868
1869         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
1870                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1871                 struct frand_state *rs;
1872                 unsigned int left = max_bs;
1873
1874                 do {
1875                         rs = get_buf_state(td);
1876
1877                         min_write = min(min_write, left);
1878
1879                         if (perc) {
1880                                 unsigned int seg = min_write;
1881
1882                                 seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1883                                 if (!seg)
1884                                         seg = min_write;
1885
1886                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc, seg,
1887                                         min_write, o->buffer_pattern,
1888                                                    o->buffer_pattern_bytes);
1889                         } else
1890                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
1891
1892                         buf += min_write;
1893                         left -= min_write;
1894                         save_buf_state(td, rs);
1895                 } while (left);
1896         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
1897                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1898         else if (o->zero_buffers)
1899                 memset(buf, 0, max_bs);
1900         else
1901                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
1902 }
1903
1904 /*
1905  * "randomly" fill the buffer contents
1906  */
1907 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1908                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1909 {
1910         io_u->buf_filled_len = 0;
1911         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1912 }