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 }