a630817f6f41a3b036530affb0a06dce8908b5f0
[fio.git] / io_u.c
1 #include <unistd.h>
2 #include <fcntl.h>
3 #include <string.h>
4 #include <signal.h>
5 #include <time.h>
6 #include <assert.h>
7
8 #include "fio.h"
9 #include "hash.h"
10 #include "verify.h"
11 #include "trim.h"
12 #include "lib/rand.h"
13
14 struct io_completion_data {
15         int nr;                         /* input */
16
17         int error;                      /* output */
18         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
19         struct timeval time;            /* output */
20 };
21
22 /*
23  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
24  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
25  */
26 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
27 {
28         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
29         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
30
31         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
32
33         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
34 }
35
36 /*
37  * Mark a given offset as used in the map.
38  */
39 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
40 {
41         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
42         struct fio_file *f = io_u->file;
43         unsigned long long block;
44         unsigned int blocks, nr_blocks;
45         int busy_check;
46
47         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
48         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
49         blocks = 0;
50         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
51
52         while (nr_blocks) {
53                 unsigned int this_blocks, mask;
54                 unsigned int idx, bit;
55
56                 /*
57                  * If we have a mixed random workload, we may
58                  * encounter blocks we already did IO to.
59                  */
60                 if (!busy_check) {
61                         blocks = nr_blocks;
62                         break;
63                 }
64                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
65                         break;
66
67                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
68                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
69
70                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
71
72                 this_blocks = nr_blocks;
73                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
74                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
75
76                 do {
77                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
78                                 mask = -1U;
79                         else
80                                 mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
81         
82                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
83                                 break;
84
85                         this_blocks--;
86                 } while (this_blocks);
87
88                 if (!this_blocks)
89                         break;
90
91                 f->file_map[idx] |= mask;
92                 nr_blocks -= this_blocks;
93                 blocks += this_blocks;
94                 block += this_blocks;
95         }
96
97         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
98                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
99 }
100
101 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
102                                      enum fio_ddir ddir)
103 {
104         unsigned long long max_blocks;
105         unsigned long long max_size;
106
107         assert(ddir_rw(ddir));
108
109         /*
110          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
111          */
112         max_size = f->io_size;
113         if (max_size > f->real_file_size)
114                 max_size = f->real_file_size;
115
116         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
117         if (!max_blocks)
118                 return 0;
119
120         return max_blocks;
121 }
122
123 /*
124  * Return the next free block in the map.
125  */
126 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
127                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
128 {
129         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
130         int i;
131
132         i = f->last_free_lookup;
133         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
134         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size &&
135                 (*b) * min_bs < f->io_size) {
136                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
137                         *b += ffz(f->file_map[i]);
138                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
139                                 break;
140                         f->last_free_lookup = i;
141                         return 0;
142                 }
143
144                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
145                 i++;
146         }
147
148         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
149         return 1;
150 }
151
152 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
153                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
154 {
155         unsigned long long r;
156         int loops = 5;
157
158         do {
159                 r = os_random_long(&td->random_state);
160                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
161                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
162                         * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
163
164                 /*
165                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
166                  */
167                 if (!file_randommap(td, f))
168                         return 0;
169
170                 /*
171                  * calculate map offset and check if it's free
172                  */
173                 if (random_map_free(f, *b))
174                         return 0;
175
176                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
177                                                                         *b);
178         } while (--loops);
179
180         /*
181          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
182          * a random start offset into the filemap, and find the first free
183          * block from there.
184          */
185         loops = 10;
186         do {
187                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
188                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
189                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
190                         return 0;
191
192                 r = os_random_long(&td->random_state);
193         } while (--loops);
194
195         /*
196          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
197          */
198         f->last_free_lookup = 0;
199         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
200 }
201
202 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
203                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
204 {
205         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
206                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
207                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
208                 return 1;
209         }
210
211         return 0;
212 }
213
214 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
215                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
216 {
217         assert(ddir_rw(ddir));
218
219         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
220                 *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
221                 return 0;
222         }
223
224         return 1;
225 }
226
227 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
228                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
229 {
230         struct fio_file *f = io_u->file;
231         int ret;
232
233         assert(ddir_rw(ddir));
234
235         if (rw_seq) {
236                 if (td_random(td))
237                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
238                 else
239                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
240         } else {
241                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
242
243                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
244                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
245                         if (ret)
246                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
247                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
248                         if (f->last_start != -1ULL)
249                                 *b = (f->last_start - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
250                         else
251                                 *b = 0;
252                         ret = 0;
253                 } else {
254                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
255                         ret = 1;
256                 }
257         }
258         
259         return ret;
260 }
261
262 /*
263  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
264  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
265  * the last io issued.
266  */
267 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
268 {
269         struct fio_file *f = io_u->file;
270         unsigned long long b;
271         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
272         int rw_seq_hit = 0;
273
274         assert(ddir_rw(ddir));
275
276         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
277                 rw_seq_hit = 1;
278                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
279         }
280
281         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b)) {
282                 printf("fail\n");
283                 return 1;
284         }
285
286         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
287         if (io_u->offset >= f->io_size) {
288                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
289                                         io_u->offset, f->io_size);
290                 return 1;
291         }
292
293         io_u->offset += f->file_offset;
294         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
295                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
296                                         io_u->offset, f->real_file_size);
297                 return 1;
298         }
299
300         return 0;
301 }
302
303 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
304 {
305         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
306
307         if (ops->fill_io_u_off)
308                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
309
310         return __get_next_offset(td, io_u);
311 }
312
313 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
314 {
315         const int ddir = io_u->ddir;
316         unsigned int uninitialized_var(buflen);
317         unsigned int minbs, maxbs;
318         long r;
319
320         assert(ddir_rw(ddir));
321
322         minbs = td->o.min_bs[ddir];
323         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
324
325         if (minbs == maxbs)
326                 buflen = minbs;
327         else {
328                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
329                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
330                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
331                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
332                         if (buflen < minbs)
333                                 buflen = minbs;
334                 } else {
335                         long perc = 0;
336                         unsigned int i;
337
338                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
339                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
340
341                                 buflen = bsp->bs;
342                                 perc += bsp->perc;
343                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
344                                         break;
345                         }
346                 }
347                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
348                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
349         }
350
351         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
352                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
353                                                 minbs, ddir);
354                 buflen = minbs;
355         }
356
357         return buflen;
358 }
359
360 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
361 {
362         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
363
364         if (ops->fill_io_u_size)
365                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
366
367         return __get_next_buflen(td, io_u);
368 }
369
370 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
371 {
372         unsigned int diff;
373
374         /*
375          * we do time or byte based switch. this is needed because
376          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
377          * whereas reads do not.
378          */
379         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
380         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
381 }
382
383 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
384 {
385         unsigned int v;
386         long r;
387
388         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
389         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
390         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
391                 return DDIR_READ;
392
393         return DDIR_WRITE;
394 }
395
396 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
397 {
398         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
399         struct timeval t;
400         long usec;
401
402         assert(ddir_rw(ddir));
403
404         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
405                 return ddir;
406
407         /*
408          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
409          * should switch.
410          */
411         if (td_rw(td)) {
412                 /*
413                  * Other direction does not have too much pending, switch
414                  */
415                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
416                         return odir;
417
418                 /*
419                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
420                  * and deduct from both.
421                  */
422                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
423                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
424                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
425                 } else {
426                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
427                         ddir = odir;
428                 }
429         } else
430                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
431
432         fio_gettime(&t, NULL);
433         usec_sleep(td, usec);
434         usec = utime_since_now(&t);
435
436         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
437
438         odir = ddir ^ 1;
439         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
440                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
441
442         return ddir;
443 }
444
445 /*
446  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
447  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
448  * necessary.
449  */
450 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
451 {
452         enum fio_ddir ddir;
453
454         /*
455          * see if it's time to fsync
456          */
457         if (td->o.fsync_blocks &&
458            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
459              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
460                 return DDIR_SYNC;
461
462         /*
463          * see if it's time to fdatasync
464          */
465         if (td->o.fdatasync_blocks &&
466            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
467              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
468                 return DDIR_DATASYNC;
469
470         /*
471          * see if it's time to sync_file_range
472          */
473         if (td->sync_file_range_nr &&
474            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
475              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
476                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
477
478         if (td_rw(td)) {
479                 /*
480                  * Check if it's time to seed a new data direction.
481                  */
482                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
483                         /*
484                          * Put a top limit on how many bytes we do for
485                          * one data direction, to avoid overflowing the
486                          * ranges too much
487                          */
488                         ddir = get_rand_ddir(td);
489
490                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
491                                 set_rwmix_bytes(td);
492
493                         td->rwmix_ddir = ddir;
494                 }
495                 ddir = td->rwmix_ddir;
496         } else if (td_read(td))
497                 ddir = DDIR_READ;
498         else
499                 ddir = DDIR_WRITE;
500
501         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
502         return td->rwmix_ddir;
503 }
504
505 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
506 {
507         int ret = put_file(td, f);
508
509         if (ret)
510                 td_verror(td, ret, "file close");
511 }
512
513 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
514 {
515         td_io_u_lock(td);
516
517         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
518         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
519
520         if (io_u->file)
521                 put_file_log(td, io_u->file);
522
523         io_u->file = NULL;
524         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
525                 td->cur_depth--;
526         flist_del_init(&io_u->list);
527         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
528         td_io_u_unlock(td);
529         td_io_u_free_notify(td);
530 }
531
532 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
533 {
534         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
535         put_io_u(td, io_u);
536 }
537
538 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
539 {
540         struct io_u *__io_u = *io_u;
541
542         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
543
544         td_io_u_lock(td);
545
546         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
547         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
548                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
549
550         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
551         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
552                 td->cur_depth--;
553         flist_del(&__io_u->list);
554         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
555         td_io_u_unlock(td);
556         *io_u = NULL;
557 }
558
559 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
560 {
561         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
562                 goto out;
563
564         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
565
566         /*
567          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
568          */
569         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
570                 goto out;
571
572         /*
573          * See if it's time to switch to a new zone
574          */
575         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
576                 td->zone_bytes = 0;
577                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
578                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
579         }
580
581         /*
582          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
583          * position.
584          */
585         if (get_next_offset(td, io_u)) {
586                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
587                 return 1;
588         }
589
590         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
591         if (!io_u->buflen) {
592                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
593                 return 1;
594         }
595
596         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
597                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
598                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
599                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
600                 return 1;
601         }
602
603         /*
604          * mark entry before potentially trimming io_u
605          */
606         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
607                 mark_random_map(td, io_u);
608
609         /*
610          * If using a write iolog, store this entry.
611          */
612 out:
613         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
614         td->zone_bytes += io_u->buflen;
615         log_io_u(td, io_u);
616         return 0;
617 }
618
619 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
620 {
621         int index = 0;
622
623         switch (nr) {
624         default:
625                 index = 6;
626                 break;
627         case 33 ... 64:
628                 index = 5;
629                 break;
630         case 17 ... 32:
631                 index = 4;
632                 break;
633         case 9 ... 16:
634                 index = 3;
635                 break;
636         case 5 ... 8:
637                 index = 2;
638                 break;
639         case 1 ... 4:
640                 index = 1;
641         case 0:
642                 break;
643         }
644
645         map[index]++;
646 }
647
648 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
649 {
650         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
651         td->ts.total_submit++;
652 }
653
654 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
655 {
656         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
657         td->ts.total_complete++;
658 }
659
660 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
661 {
662         int index = 0;
663
664         switch (td->cur_depth) {
665         default:
666                 index = 6;
667                 break;
668         case 32 ... 63:
669                 index = 5;
670                 break;
671         case 16 ... 31:
672                 index = 4;
673                 break;
674         case 8 ... 15:
675                 index = 3;
676                 break;
677         case 4 ... 7:
678                 index = 2;
679                 break;
680         case 2 ... 3:
681                 index = 1;
682         case 1:
683                 break;
684         }
685
686         td->ts.io_u_map[index] += nr;
687 }
688
689 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
690 {
691         int index = 0;
692
693         assert(usec < 1000);
694
695         switch (usec) {
696         case 750 ... 999:
697                 index = 9;
698                 break;
699         case 500 ... 749:
700                 index = 8;
701                 break;
702         case 250 ... 499:
703                 index = 7;
704                 break;
705         case 100 ... 249:
706                 index = 6;
707                 break;
708         case 50 ... 99:
709                 index = 5;
710                 break;
711         case 20 ... 49:
712                 index = 4;
713                 break;
714         case 10 ... 19:
715                 index = 3;
716                 break;
717         case 4 ... 9:
718                 index = 2;
719                 break;
720         case 2 ... 3:
721                 index = 1;
722         case 0 ... 1:
723                 break;
724         }
725
726         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
727         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
728 }
729
730 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
731 {
732         int index = 0;
733
734         switch (msec) {
735         default:
736                 index = 11;
737                 break;
738         case 1000 ... 1999:
739                 index = 10;
740                 break;
741         case 750 ... 999:
742                 index = 9;
743                 break;
744         case 500 ... 749:
745                 index = 8;
746                 break;
747         case 250 ... 499:
748                 index = 7;
749                 break;
750         case 100 ... 249:
751                 index = 6;
752                 break;
753         case 50 ... 99:
754                 index = 5;
755                 break;
756         case 20 ... 49:
757                 index = 4;
758                 break;
759         case 10 ... 19:
760                 index = 3;
761                 break;
762         case 4 ... 9:
763                 index = 2;
764                 break;
765         case 2 ... 3:
766                 index = 1;
767         case 0 ... 1:
768                 break;
769         }
770
771         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
772         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
773 }
774
775 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
776 {
777         if (usec < 1000)
778                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
779         else
780                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
781 }
782
783 /*
784  * Get next file to service by choosing one at random
785  */
786 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
787                                            enum fio_file_flags goodf,
788                                            enum fio_file_flags badf)
789 {
790         struct fio_file *f;
791         int fno;
792
793         do {
794                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
795                 int opened = 0;
796
797                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
798                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
799                 f = td->files[fno];
800                 if (fio_file_done(f))
801                         continue;
802
803                 if (!fio_file_open(f)) {
804                         int err;
805
806                         err = td_io_open_file(td, f);
807                         if (err)
808                                 continue;
809                         opened = 1;
810                 }
811
812                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
813                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
814                         return f;
815                 }
816                 if (opened)
817                         td_io_close_file(td, f);
818         } while (1);
819 }
820
821 /*
822  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
823  */
824 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
825                                          int badf)
826 {
827         unsigned int old_next_file = td->next_file;
828         struct fio_file *f;
829
830         do {
831                 int opened = 0;
832
833                 f = td->files[td->next_file];
834
835                 td->next_file++;
836                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
837                         td->next_file = 0;
838
839                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
840                 if (fio_file_done(f)) {
841                         f = NULL;
842                         continue;
843                 }
844
845                 if (!fio_file_open(f)) {
846                         int err;
847
848                         err = td_io_open_file(td, f);
849                         if (err) {
850                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
851                                         err, f->file_name);
852                                 f = NULL;
853                                 continue;
854                         }
855                         opened = 1;
856                 }
857
858                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
859                                                                 f->flags);
860                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
861                         break;
862
863                 if (opened)
864                         td_io_close_file(td, f);
865
866                 f = NULL;
867         } while (td->next_file != old_next_file);
868
869         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
870         return f;
871 }
872
873 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
874 {
875         struct fio_file *f;
876
877         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
878
879         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
880                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
881                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
882                                                   td->nr_done_files,
883                                                   td->o.nr_files);
884                 return NULL;
885         }
886
887         f = td->file_service_file;
888         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
889                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
890                         goto out;
891                 if (td->file_service_left--)
892                         goto out;
893         }
894
895         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
896             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
897                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
898         else
899                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
900
901         td->file_service_file = f;
902         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
903 out:
904         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
905         return f;
906 }
907
908 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
909 {
910         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
911
912         if (ops->get_next_file)
913                 return ops->get_next_file(td);
914
915         return __get_next_file(td);
916 }
917
918 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
919 {
920         struct fio_file *f;
921
922         do {
923                 f = get_next_file(td);
924                 if (!f)
925                         return 1;
926
927                 io_u->file = f;
928                 get_file(f);
929
930                 if (!fill_io_u(td, io_u))
931                         break;
932
933                 put_file_log(td, f);
934                 td_io_close_file(td, f);
935                 io_u->file = NULL;
936                 fio_file_set_done(f);
937                 td->nr_done_files++;
938                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
939                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
940         } while (1);
941
942         return 0;
943 }
944
945
946 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
947 {
948         struct io_u *io_u = NULL;
949
950         td_io_u_lock(td);
951
952 again:
953         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
954                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
955         else if (!queue_full(td)) {
956                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
957
958                 io_u->buflen = 0;
959                 io_u->resid = 0;
960                 io_u->file = NULL;
961                 io_u->end_io = NULL;
962         }
963
964         if (io_u) {
965                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
966                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
967                 io_u->flags &= ~IO_U_F_TRIMMED;
968
969                 io_u->error = 0;
970                 flist_del(&io_u->list);
971                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
972                 td->cur_depth++;
973                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
974         } else if (td->o.verify_async) {
975                 /*
976                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
977                  * return one
978                  */
979                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
980                 goto again;
981         }
982
983         td_io_u_unlock(td);
984         return io_u;
985 }
986
987 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
988 {
989         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
990                 int get_trim = 0;
991
992                 if (td->trim_batch) {
993                         td->trim_batch--;
994                         get_trim = 1;
995                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
996                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
997                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
998                         if (!td->trim_batch)
999                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1000                         get_trim = 1;
1001                 }
1002
1003                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1004                         return 1;
1005         }
1006
1007         return 0;
1008 }
1009
1010 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1011 {
1012         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1013                 int get_verify = 0;
1014
1015                 if (td->verify_batch) {
1016                         td->verify_batch--;
1017                         get_verify = 1;
1018                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1019                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1020                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1021                         if (!td->verify_batch)
1022                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1023                         get_verify = 1;
1024                 }
1025
1026                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1027                         return 1;
1028         }
1029
1030         return 0;
1031 }
1032
1033 /*
1034  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1035  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1036  */
1037 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1038 {
1039         struct fio_file *f;
1040         struct io_u *io_u;
1041
1042         io_u = __get_io_u(td);
1043         if (!io_u) {
1044                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1045                 return NULL;
1046         }
1047
1048         if (check_get_verify(td, io_u))
1049                 goto out;
1050         if (check_get_trim(td, io_u))
1051                 goto out;
1052
1053         /*
1054          * from a requeue, io_u already setup
1055          */
1056         if (io_u->file)
1057                 goto out;
1058
1059         /*
1060          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1061          */
1062         if (td->o.read_iolog_file) {
1063                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1064                         goto err_put;
1065         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1066                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1067                 goto err_put;
1068         }
1069
1070         f = io_u->file;
1071         assert(fio_file_open(f));
1072
1073         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1074                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1075                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1076                         goto err_put;
1077                 }
1078
1079                 f->last_start = io_u->offset;
1080                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1081
1082                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1083                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1084                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1085                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1086                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1087                         /*
1088                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1089                          * buffer is used for writes it is refilled.
1090                          */
1091                         io_u->buf_filled_len = 0;
1092                 }
1093         }
1094
1095         /*
1096          * Set io data pointers.
1097          */
1098         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1099         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1100
1101 out:
1102         assert(io_u->file);
1103         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1104                 if (!td->o.disable_slat)
1105                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1106                 return io_u;
1107         }
1108 err_put:
1109         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1110         put_io_u(td, io_u);
1111         return NULL;
1112 }
1113
1114 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1115 {
1116         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1117                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1118
1119
1120
1121         log_err("fio: io_u error");
1122
1123         if (io_u->file)
1124                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1125
1126         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1127
1128         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1129                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1130
1131         if (!td->error)
1132                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1133 }
1134
1135 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1136                          struct io_completion_data *icd)
1137 {
1138         /*
1139          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1140          * initialized, silence that warning.
1141          */
1142         unsigned long uninitialized_var(usec);
1143         struct fio_file *f;
1144
1145         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1146
1147         td_io_u_lock(td);
1148         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1149         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1150         td_io_u_unlock(td);
1151
1152         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1153                 td->last_was_sync = 1;
1154                 f = io_u->file;
1155                 if (f) {
1156                         f->first_write = -1ULL;
1157                         f->last_write = -1ULL;
1158                 }
1159                 return;
1160         }
1161
1162         td->last_was_sync = 0;
1163         td->last_ddir = io_u->ddir;
1164
1165         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1166                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1167                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1168                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1169                 int ret;
1170
1171                 td->io_blocks[idx]++;
1172                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1173                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1174
1175                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1176                         f = io_u->file;
1177                         if (f) {
1178                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1179                                     io_u->offset < f->first_write)
1180                                         f->first_write = io_u->offset;
1181                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1182                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1183                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1184                         }
1185                 }
1186
1187                 if (ramp_time_over(td)) {
1188                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1189
1190                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1191                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1192                                                         &icd->time);
1193                         if (!td->o.disable_lat) {
1194                                 unsigned long tusec;
1195
1196                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1197                                                         &icd->time);
1198                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1199                         }
1200                         if (!td->o.disable_clat) {
1201                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1202                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1203                         }
1204                         if (!td->o.disable_bw)
1205                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1206                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1207                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1208                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1209                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1210                                          utime_since_now(&td->start));
1211                         }
1212                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1213                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1214                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1215                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1216                                          utime_since_now(&td->start));
1217                 }
1218
1219                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1220                     td->o.do_verify &&
1221                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1222                         log_io_piece(td, io_u);
1223
1224                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1225
1226                 if (io_u->end_io) {
1227                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1228                         if (ret && !icd->error)
1229                                 icd->error = ret;
1230                 }
1231         } else if (io_u->error) {
1232                 icd->error = io_u->error;
1233                 io_u_log_error(td, io_u);
1234         }
1235         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1236             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1237                 /*
1238                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1239                  * and clear all the errors.
1240                  */
1241                 update_error_count(td, icd->error);
1242                 td_clear_error(td);
1243                 icd->error = 0;
1244                 io_u->error = 0;
1245         }
1246 }
1247
1248 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1249                      int nr)
1250 {
1251         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1252                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1253
1254         icd->nr = nr;
1255
1256         icd->error = 0;
1257         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1258 }
1259
1260 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1261                           struct io_completion_data *icd)
1262 {
1263         struct io_u *io_u;
1264         int i;
1265
1266         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1267                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1268
1269                 io_completed(td, io_u, icd);
1270
1271                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1272                         put_io_u(td, io_u);
1273         }
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Complete a single io_u for the sync engines.
1278  */
1279 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1280                        unsigned long *bytes)
1281 {
1282         struct io_completion_data icd;
1283
1284         init_icd(td, &icd, 1);
1285         io_completed(td, io_u, &icd);
1286
1287         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1288                 put_io_u(td, io_u);
1289
1290         if (icd.error) {
1291                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1292                 return -1;
1293         }
1294
1295         if (bytes) {
1296                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1297                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1298         }
1299
1300         return 0;
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1305  */
1306 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1307                          unsigned long *bytes)
1308 {
1309         struct io_completion_data icd;
1310         struct timespec *tvp = NULL;
1311         int ret;
1312         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1313
1314         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1315
1316         if (!min_evts)
1317                 tvp = &ts;
1318
1319         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1320         if (ret < 0) {
1321                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1322                 return ret;
1323         } else if (!ret)
1324                 return ret;
1325
1326         init_icd(td, &icd, ret);
1327         ios_completed(td, &icd);
1328         if (icd.error) {
1329                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1330                 return -1;
1331         }
1332
1333         if (bytes) {
1334                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1335                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1336         }
1337
1338         return 0;
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1343  */
1344 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1345 {
1346         if (!td->o.disable_slat) {
1347                 unsigned long slat_time;
1348
1349                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1350                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1351         }
1352 }
1353
1354 /*
1355  * "randomly" fill the buffer contents
1356  */
1357 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1358                       unsigned int max_bs)
1359 {
1360         if (!td->o.zero_buffers)
1361                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1362         else
1363                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1364 }