io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  26  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  27  */
  28 static int random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  29 {
  30         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Mark a given offset as used in the map.
  35  */
  36 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  37 {
  38         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned int nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45
  46         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  47                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  48
  49         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  51 }
  52
  53 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  54                            enum fio_ddir ddir)
  55 {
  56         uint64_t max_blocks;
  57         uint64_t max_size;
  58
  59         assert(ddir_rw(ddir));
  60
  61         /*
  62          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  63          */
  64         max_size = f->io_size;
  65         if (max_size > f->real_file_size)
  66                 max_size = f->real_file_size;
  67
  68         if (td->o.zone_range)
  69                 max_size = td->o.zone_range;
  70
  71         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  72         if (!max_blocks)
  73                 return 0;
  74
  75         return max_blocks;
  76 }
  77
  78 struct rand_off {
  79         struct flist_head list;
  80         uint64_t off;
  81 };
  82
  83 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  84                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  85 {
  86         uint64_t r, lastb;
  87
  88         lastb = last_block(td, f, ddir);
  89         if (!lastb)
  90                 return 1;
  91
  92         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  93                 uint64_t rmax;
  94
  95                 rmax = td->o.use_os_rand ? OS_RAND_MAX : FRAND_MAX;
  96
  97                 if (td->o.use_os_rand) {
  98                         rmax = OS_RAND_MAX;
  99                         r = os_random_long(&td->random_state);
 100                 } else {
 101                         rmax = FRAND_MAX;
 102                         r = __rand(&td->__random_state);
 103                 }
 104
 105                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 106
 107                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) rmax + 1.0));
 108         } else {
 109                 uint64_t off = 0;
 110
 111                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off, lastb))
 112                         return 1;
 113
 114                 *b = off;
 115         }
 116
 117         /*
 118          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 119          */
 120         if (!file_randommap(td, f))
 121                 goto ret;
 122
 123         /*
 124          * calculate map offset and check if it's free
 125          */
 126         if (random_map_free(f, *b))
 127                 goto ret;
 128
 129         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 130                                                 (unsigned long long) *b);
 131
 132         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 133         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 134                 return 1;
 135 ret:
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 140                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 141                                        uint64_t *b)
 142 {
 143         *b = zipf_next(&f->zipf);
 144         return 0;
 145 }
 146
 147 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 148                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 149                                          uint64_t *b)
 150 {
 151         *b = pareto_next(&f->zipf);
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 156 {
 157         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 158         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 159
 160         return r1->off - r2->off;
 161 }
 162
 163 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 164                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 165 {
 166         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 167                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 168         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 169                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 170         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 171                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 172
 173         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 174         return 1;
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 179  * specified.
 180  */
 181 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 182 {
 183         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 184                 return 0;
 185         if (!td_random(td))
 186                 return 0;
 187         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 188                 return 0;
 189         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 190                 return 0;
 191
 192         return 1;
 193 }
 194
 195 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 196 {
 197         unsigned int v;
 198         unsigned long r;
 199
 200         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 201                 return 1;
 202
 203         if (td->o.use_os_rand) {
 204                 r = os_random_long(&td->seq_rand_state[ddir]);
 205                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 206         } else {
 207                 r = __rand(&td->__seq_rand_state[ddir]);
 208                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 209         }
 210
 211         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 212 }
 213
 214 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 215                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 216 {
 217         struct rand_off *r;
 218         int i, ret = 1;
 219
 220         if (!should_sort_io(td))
 221                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 222
 223         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 224                 struct rand_off *r;
 225 fetch:
 226                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 227                 flist_del(&r->list);
 228                 *b = r->off;
 229                 free(r);
 230                 return 0;
 231         }
 232
 233         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 234                 r = malloc(sizeof(*r));
 235
 236                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 237                 if (ret) {
 238                         free(r);
 239                         break;
 240                 }
 241
 242                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 243         }
 244
 245         if (ret && !i)
 246                 return ret;
 247
 248         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 249         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 250         goto fetch;
 251 }
 252
 253 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 254                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 255 {
 256         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 257                 return 0;
 258
 259         if (td->o.time_based) {
 260                 fio_file_reset(td, f);
 261                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 262                         return 0;
 263         }
 264
 265         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 266                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos,
 267                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 268         return 1;
 269 }
 270
 271 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 272                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 273 {
 274         assert(ddir_rw(ddir));
 275
 276         if (f->last_pos >= f->io_size + get_start_offset(td, f) && td->o.time_based)
 277                 f->last_pos = f->last_pos - f->io_size;
 278
 279         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 280                 uint64_t pos;
 281
 282                 if (f->last_pos == f->file_offset && td->o.ddir_seq_add < 0)
 283                         f->last_pos = f->real_file_size;
 284
 285                 pos = f->last_pos - f->file_offset;
 286                 if (pos)
 287                         pos += td->o.ddir_seq_add;
 288
 289                 *offset = pos;
 290                 return 0;
 291         }
 292
 293         return 1;
 294 }
 295
 296 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 297                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 298                           unsigned int *is_random)
 299 {
 300         struct fio_file *f = io_u->file;
 301         uint64_t b, offset;
 302         int ret;
 303
 304         assert(ddir_rw(ddir));
 305
 306         b = offset = -1ULL;
 307
 308         if (rw_seq) {
 309                 if (td_random(td)) {
 310                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 311                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 312                                 *is_random = 1;
 313                         } else {
 314                                 *is_random = 0;
 315                                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 316                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 317                                 if (ret)
 318                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 319                         }
 320                 } else {
 321                         *is_random = 0;
 322                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 323                 }
 324         } else {
 325                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 326                 *is_random = 0;
 327
 328                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 329                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 330                         if (ret) {
 331                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 332                                 *is_random = 0;
 333                         }
 334                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 335                         if (f->last_start != -1ULL)
 336                                 offset = f->last_start - f->file_offset;
 337                         else
 338                                 offset = 0;
 339                         ret = 0;
 340                 } else {
 341                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 342                         ret = 1;
 343                 }
 344         }
 345
 346         if (!ret) {
 347                 if (offset != -1ULL)
 348                         io_u->offset = offset;
 349                 else if (b != -1ULL)
 350                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 351                 else {
 352                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 353                         ret = 1;
 354                 }
 355         }
 356
 357         return ret;
 358 }
 359
 360 /*
 361  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 362  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 363  * the last io issued.
 364  */
 365 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 366                              unsigned int *is_random)
 367 {
 368         struct fio_file *f = io_u->file;
 369         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 370         int rw_seq_hit = 0;
 371
 372         assert(ddir_rw(ddir));
 373
 374         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 375                 rw_seq_hit = 1;
 376                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 377         }
 378
 379         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 380                 return 1;
 381
 382         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 383                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 384                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 385                                         (unsigned long long) f->io_size);
 386                 return 1;
 387         }
 388
 389         io_u->offset += f->file_offset;
 390         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 391                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 392                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 393                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 394                 return 1;
 395         }
 396
 397         return 0;
 398 }
 399
 400 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 401                            unsigned int *is_random)
 402 {
 403         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 404                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 405
 406                 if (ops->fill_io_u_off)
 407                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 408         }
 409
 410         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 411 }
 412
 413 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 414                             unsigned int buflen)
 415 {
 416         struct fio_file *f = io_u->file;
 417
 418         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 419 }
 420
 421 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 422                                       unsigned int is_random)
 423 {
 424         int ddir = io_u->ddir;
 425         unsigned int buflen = 0;
 426         unsigned int minbs, maxbs;
 427         unsigned long r, rand_max;
 428
 429         assert(ddir_rw(ddir));
 430
 431         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 432                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 433
 434         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 435         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 436
 437         if (minbs == maxbs)
 438                 return minbs;
 439
 440         /*
 441          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 442          */
 443         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 444                 return 0;
 445
 446         if (td->o.use_os_rand)
 447                 rand_max = OS_RAND_MAX;
 448         else
 449                 rand_max = FRAND_MAX;
 450
 451         do {
 452                 if (td->o.use_os_rand)
 453                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 454                 else
 455                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
 456
 457                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 458                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 459                                         (r / (rand_max + 1.0)));
 460                         if (buflen < minbs)
 461                                 buflen = minbs;
 462                 } else {
 463                         long perc = 0;
 464                         unsigned int i;
 465
 466                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 467                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 468
 469                                 buflen = bsp->bs;
 470                                 perc += bsp->perc;
 471                                 if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
 472                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 473                                         break;
 474                         }
 475                 }
 476
 477                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 478                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 479                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 480
 481                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 482                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 483
 484         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 485
 486         return buflen;
 487 }
 488
 489 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 490                                     unsigned int is_random)
 491 {
 492         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 493                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 494
 495                 if (ops->fill_io_u_size)
 496                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 497         }
 498
 499         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 500 }
 501
 502 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 503 {
 504         unsigned int diff;
 505
 506         /*
 507          * we do time or byte based switch. this is needed because
 508          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 509          * whereas reads do not.
 510          */
 511         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 512         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 513 }
 514
 515 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 516 {
 517         unsigned int v;
 518         unsigned long r;
 519
 520         if (td->o.use_os_rand) {
 521                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 522                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 523         } else {
 524                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
 525                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 526         }
 527
 528         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 529                 return DDIR_READ;
 530
 531         return DDIR_WRITE;
 532 }
 533
 534 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 535 {
 536         /*
 537          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 538          * not to skew our latency numbers.
 539          *
 540          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 541          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 542          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 543          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 544          */
 545         while (td->io_u_in_flight) {
 546                 int fio_unused ret;
 547
 548                 ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
 549         }
 550 }
 551
 552 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 553 {
 554         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 555         struct timeval t;
 556         long usec;
 557
 558         assert(ddir_rw(ddir));
 559
 560         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 561                 return ddir;
 562
 563         /*
 564          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 565          * should switch.
 566          */
 567         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 568                 /*
 569                  * Other direction does not have too much pending, switch
 570                  */
 571                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 572                         return odir;
 573
 574                 /*
 575                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 576                  * and deduct from both.
 577                  */
 578                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 579                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 580                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 581                 } else {
 582                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 583                         ddir = odir;
 584                 }
 585         } else
 586                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 587
 588         io_u_quiesce(td);
 589
 590         fio_gettime(&t, NULL);
 591         usec_sleep(td, usec);
 592         usec = utime_since_now(&t);
 593
 594         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 595
 596         odir = ddir ^ 1;
 597         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 598                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 599
 600         if (ddir_trim(ddir))
 601                 return ddir;
 602
 603         return ddir;
 604 }
 605
 606 /*
 607  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 608  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 609  * necessary.
 610  */
 611 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 612 {
 613         enum fio_ddir ddir;
 614
 615         /*
 616          * see if it's time to fsync
 617          */
 618         if (td->o.fsync_blocks &&
 619            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 620              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 621                 return DDIR_SYNC;
 622
 623         /*
 624          * see if it's time to fdatasync
 625          */
 626         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 627            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 628              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 629                 return DDIR_DATASYNC;
 630
 631         /*
 632          * see if it's time to sync_file_range
 633          */
 634         if (td->sync_file_range_nr &&
 635            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 636              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 637                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 638
 639         if (td_rw(td)) {
 640                 /*
 641                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 642                  */
 643                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 644                         /*
 645                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 646                          * one data direction, to avoid overflowing the
 647                          * ranges too much
 648                          */
 649                         ddir = get_rand_ddir(td);
 650
 651                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 652                                 set_rwmix_bytes(td);
 653
 654                         td->rwmix_ddir = ddir;
 655                 }
 656                 ddir = td->rwmix_ddir;
 657         } else if (td_read(td))
 658                 ddir = DDIR_READ;
 659         else if (td_write(td))
 660                 ddir = DDIR_WRITE;
 661         else
 662                 ddir = DDIR_TRIM;
 663
 664         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 665         return td->rwmix_ddir;
 666 }
 667
 668 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 669 {
 670         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
 671
 672         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 673             td->o.barrier_blocks &&
 674            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 675              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 676                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 677 }
 678
 679 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 680 {
 681         unsigned int ret = put_file(td, f);
 682
 683         if (ret)
 684                 td_verror(td, ret, "file close");
 685 }
 686
 687 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 688 {
 689         td_io_u_lock(td);
 690
 691         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 692                 put_file_log(td, io_u->file);
 693
 694         io_u->file = NULL;
 695         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 696
 697         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 698                 td->cur_depth--;
 699         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 700         td_io_u_unlock(td);
 701         td_io_u_free_notify(td);
 702 }
 703
 704 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 705 {
 706         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 707         put_io_u(td, io_u);
 708 }
 709
 710 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 711 {
 712         struct io_u *__io_u = *io_u;
 713         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 714
 715         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 716
 717         td_io_u_lock(td);
 718
 719         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 720         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 721                 td->io_issues[ddir]--;
 722
 723         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 724         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 725                 td->cur_depth--;
 726
 727         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 728         td_io_u_unlock(td);
 729         *io_u = NULL;
 730 }
 731
 732 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 733 {
 734         unsigned int is_random;
 735
 736         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 737                 goto out;
 738
 739         set_rw_ddir(td, io_u);
 740
 741         /*
 742          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 743          */
 744         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 745                 goto out;
 746
 747         /*
 748          * See if it's time to switch to a new zone
 749          */
 750         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 751                 td->zone_bytes = 0;
 752                 io_u->file->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 753                 io_u->file->last_pos = io_u->file->file_offset;
 754                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 755         }
 756
 757         /*
 758          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 759          * position.
 760          */
 761         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 762                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 763                 return 1;
 764         }
 765
 766         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 767         if (!io_u->buflen) {
 768                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 769                 return 1;
 770         }
 771
 772         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 773                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 774                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 775                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 776                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 777                 return 1;
 778         }
 779
 780         /*
 781          * mark entry before potentially trimming io_u
 782          */
 783         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 784                 mark_random_map(td, io_u);
 785
 786 out:
 787         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 788         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 789         return 0;
 790 }
 791
 792 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 793 {
 794         int idx = 0;
 795
 796         switch (nr) {
 797         default:
 798                 idx = 6;
 799                 break;
 800         case 33 ... 64:
 801                 idx = 5;
 802                 break;
 803         case 17 ... 32:
 804                 idx = 4;
 805                 break;
 806         case 9 ... 16:
 807                 idx = 3;
 808                 break;
 809         case 5 ... 8:
 810                 idx = 2;
 811                 break;
 812         case 1 ... 4:
 813                 idx = 1;
 814         case 0:
 815                 break;
 816         }
 817
 818         map[idx]++;
 819 }
 820
 821 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 822 {
 823         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 824         td->ts.total_submit++;
 825 }
 826
 827 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 828 {
 829         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 830         td->ts.total_complete++;
 831 }
 832
 833 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 834 {
 835         int idx = 0;
 836
 837         switch (td->cur_depth) {
 838         default:
 839                 idx = 6;
 840                 break;
 841         case 32 ... 63:
 842                 idx = 5;
 843                 break;
 844         case 16 ... 31:
 845                 idx = 4;
 846                 break;
 847         case 8 ... 15:
 848                 idx = 3;
 849                 break;
 850         case 4 ... 7:
 851                 idx = 2;
 852                 break;
 853         case 2 ... 3:
 854                 idx = 1;
 855         case 1:
 856                 break;
 857         }
 858
 859         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 860 }
 861
 862 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 863 {
 864         int idx = 0;
 865
 866         assert(usec < 1000);
 867
 868         switch (usec) {
 869         case 750 ... 999:
 870                 idx = 9;
 871                 break;
 872         case 500 ... 749:
 873                 idx = 8;
 874                 break;
 875         case 250 ... 499:
 876                 idx = 7;
 877                 break;
 878         case 100 ... 249:
 879                 idx = 6;
 880                 break;
 881         case 50 ... 99:
 882                 idx = 5;
 883                 break;
 884         case 20 ... 49:
 885                 idx = 4;
 886                 break;
 887         case 10 ... 19:
 888                 idx = 3;
 889                 break;
 890         case 4 ... 9:
 891                 idx = 2;
 892                 break;
 893         case 2 ... 3:
 894                 idx = 1;
 895         case 0 ... 1:
 896                 break;
 897         }
 898
 899         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 900         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 901 }
 902
 903 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 904 {
 905         int idx = 0;
 906
 907         switch (msec) {
 908         default:
 909                 idx = 11;
 910                 break;
 911         case 1000 ... 1999:
 912                 idx = 10;
 913                 break;
 914         case 750 ... 999:
 915                 idx = 9;
 916                 break;
 917         case 500 ... 749:
 918                 idx = 8;
 919                 break;
 920         case 250 ... 499:
 921                 idx = 7;
 922                 break;
 923         case 100 ... 249:
 924                 idx = 6;
 925                 break;
 926         case 50 ... 99:
 927                 idx = 5;
 928                 break;
 929         case 20 ... 49:
 930                 idx = 4;
 931                 break;
 932         case 10 ... 19:
 933                 idx = 3;
 934                 break;
 935         case 4 ... 9:
 936                 idx = 2;
 937                 break;
 938         case 2 ... 3:
 939                 idx = 1;
 940         case 0 ... 1:
 941                 break;
 942         }
 943
 944         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 945         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 946 }
 947
 948 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 949 {
 950         if (usec < 1000)
 951                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 952         else
 953                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 954 }
 955
 956 /*
 957  * Get next file to service by choosing one at random
 958  */
 959 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 960                                            enum fio_file_flags goodf,
 961                                            enum fio_file_flags badf)
 962 {
 963         struct fio_file *f;
 964         int fno;
 965
 966         do {
 967                 int opened = 0;
 968                 unsigned long r;
 969
 970                 if (td->o.use_os_rand) {
 971                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
 972                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 973                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 974                 } else {
 975                         r = __rand(&td->__next_file_state);
 976                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 977                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 978                 }
 979
 980                 f = td->files[fno];
 981                 if (fio_file_done(f))
 982                         continue;
 983
 984                 if (!fio_file_open(f)) {
 985                         int err;
 986
 987                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
 988                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 989
 990                         err = td_io_open_file(td, f);
 991                         if (err)
 992                                 continue;
 993                         opened = 1;
 994                 }
 995
 996                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 997                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 998                         return f;
 999                 }
1000                 if (opened)
1001                         td_io_close_file(td, f);
1002         } while (1);
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1007  */
1008 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1009                                          int badf)
1010 {
1011         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1012         struct fio_file *f;
1013
1014         do {
1015                 int opened = 0;
1016
1017                 f = td->files[td->next_file];
1018
1019                 td->next_file++;
1020                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1021                         td->next_file = 0;
1022
1023                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1024                 if (fio_file_done(f)) {
1025                         f = NULL;
1026                         continue;
1027                 }
1028
1029                 if (!fio_file_open(f)) {
1030                         int err;
1031
1032                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1033                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1034
1035                         err = td_io_open_file(td, f);
1036                         if (err) {
1037                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1038                                         err, f->file_name);
1039                                 f = NULL;
1040                                 continue;
1041                         }
1042                         opened = 1;
1043                 }
1044
1045                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1046                                                                 f->flags);
1047                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1048                         break;
1049
1050                 if (opened)
1051                         td_io_close_file(td, f);
1052
1053                 f = NULL;
1054         } while (td->next_file != old_next_file);
1055
1056         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1057         return f;
1058 }
1059
1060 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1061 {
1062         struct fio_file *f;
1063
1064         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1065
1066         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1067                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1068                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1069                                                   td->nr_done_files,
1070                                                   td->o.nr_files);
1071                 return NULL;
1072         }
1073
1074         f = td->file_service_file;
1075         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1076                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1077                         goto out;
1078                 if (td->file_service_left--)
1079                         goto out;
1080         }
1081
1082         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1083             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1084                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1085         else
1086                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1087
1088         if (IS_ERR(f))
1089                 return f;
1090
1091         td->file_service_file = f;
1092         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1093 out:
1094         if (f)
1095                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1096         else
1097                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1098         return f;
1099 }
1100
1101 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1102 {
1103         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1104                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1105
1106                 if (ops->get_next_file)
1107                         return ops->get_next_file(td);
1108         }
1109
1110         return __get_next_file(td);
1111 }
1112
1113 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1114 {
1115         struct fio_file *f;
1116
1117         do {
1118                 f = get_next_file(td);
1119                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1120                         return PTR_ERR(f);
1121
1122                 io_u->file = f;
1123                 get_file(f);
1124
1125                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1126                         break;
1127
1128                 put_file_log(td, f);
1129                 td_io_close_file(td, f);
1130                 io_u->file = NULL;
1131                 fio_file_set_done(f);
1132                 td->nr_done_files++;
1133                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1134                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1135         } while (1);
1136
1137         return 0;
1138 }
1139
1140 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1141                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1142 {
1143         if (!td->error)
1144                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1145         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1146         icd->error = ETIMEDOUT;
1147 }
1148
1149 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1150 {
1151         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1152         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1153         td->latency_failed = 0;
1154 }
1155
1156 /*
1157  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1158  * are at QD=1, then it's time to give up.
1159  */
1160 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1161 {
1162         if (td->latency_qd == 1)
1163                 return 1;
1164
1165         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1166
1167         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1168                 td->latency_qd_low--;
1169
1170         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1171
1172         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1173
1174         /*
1175          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1176          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1177          */
1178         io_u_quiesce(td);
1179         lat_new_cycle(td);
1180         return 0;
1181 }
1182
1183 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1184 {
1185         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1186                 return __lat_target_failed(td);
1187
1188         td->latency_failed++;
1189         return 0;
1190 }
1191
1192 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1193 {
1194         td->latency_end_run = 0;
1195
1196         if (td->o.latency_target) {
1197                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1198                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1199                 td->latency_qd = 1;
1200                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1201                 td->latency_qd_low = 1;
1202                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1203         } else
1204                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1205 }
1206
1207 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1208 {
1209         if (!td->latency_end_run)
1210                 lat_target_init(td);
1211 }
1212
1213 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1214 {
1215         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1216         struct thread_options *o = &td->o;
1217
1218         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1219
1220         /*
1221          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1222          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1223          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1224          */
1225         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1226                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1227         else
1228                 td->latency_qd *= 2;
1229
1230         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1231                 td->latency_qd = o->iodepth;
1232
1233         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1234
1235         /*
1236          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1237          * we get only the results from the targeted depth.
1238          */
1239         if (td->latency_qd == qd) {
1240                 if (td->latency_end_run) {
1241                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1242                         td->done = 1;
1243                 } else {
1244                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1245                         io_u_quiesce(td);
1246                         td->latency_end_run = 1;
1247                         reset_all_stats(td);
1248                         reset_io_stats(td);
1249                 }
1250         }
1251
1252         lat_new_cycle(td);
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Check if we can bump the queue depth
1257  */
1258 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1259 {
1260         uint64_t usec_window;
1261         uint64_t ios;
1262         double success_ios;
1263
1264         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1265         if (usec_window < td->o.latency_window)
1266                 return;
1267
1268         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1269         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1270         success_ios *= 100.0;
1271
1272         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1273
1274         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1275                 lat_target_success(td);
1276         else
1277                 __lat_target_failed(td);
1278 }
1279
1280 /*
1281  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1282  * using the full queue depth available.
1283  */
1284 int queue_full(struct thread_data *td)
1285 {
1286         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1287
1288         if (qempty)
1289                 return 1;
1290         if (!td->o.latency_target)
1291                 return 0;
1292
1293         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1294 }
1295
1296 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1297 {
1298         struct io_u *io_u = NULL;
1299
1300         td_io_u_lock(td);
1301
1302 again:
1303         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1304                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1305         else if (!queue_full(td)) {
1306                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1307
1308                 io_u->file = NULL;
1309                 io_u->buflen = 0;
1310                 io_u->resid = 0;
1311                 io_u->end_io = NULL;
1312         }
1313
1314         if (io_u) {
1315                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1316                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1317                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1318                                  IO_U_F_VER_LIST);
1319
1320                 io_u->error = 0;
1321                 io_u->acct_ddir = -1;
1322                 td->cur_depth++;
1323                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1324                 io_u->ipo = NULL;
1325         } else if (td->o.verify_async) {
1326                 /*
1327                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1328                  * return one
1329                  */
1330                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1331                 goto again;
1332         }
1333
1334         td_io_u_unlock(td);
1335         return io_u;
1336 }
1337
1338 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1339 {
1340         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1341                 return 0;
1342
1343         if (td->trim_entries) {
1344                 int get_trim = 0;
1345
1346                 if (td->trim_batch) {
1347                         td->trim_batch--;
1348                         get_trim = 1;
1349                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1350                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1351                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1352                         if (!td->trim_batch)
1353                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1354                         get_trim = 1;
1355                 }
1356
1357                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1358                         return 1;
1359         }
1360
1361         return 0;
1362 }
1363
1364 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1365 {
1366         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1367                 return 0;
1368
1369         if (td->io_hist_len) {
1370                 int get_verify = 0;
1371
1372                 if (td->verify_batch)
1373                         get_verify = 1;
1374                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1375                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1376                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1377                         if (!td->verify_batch)
1378                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1379                         get_verify = 1;
1380                 }
1381
1382                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1383                         td->verify_batch--;
1384                         return 1;
1385                 }
1386         }
1387
1388         return 0;
1389 }
1390
1391 /*
1392  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1393  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1394  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1395  * we can expect from a device.
1396  */
1397 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1398 {
1399         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1400         uint64_t boffset;
1401         unsigned int offset;
1402         void *p, *end;
1403
1404         if (!nr_blocks)
1405                 return;
1406
1407         p = io_u->xfer_buf;
1408         boffset = io_u->offset;
1409         io_u->buf_filled_len = 0;
1410
1411         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1412                 /*
1413                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1414                  * the buffer, given by the product of the usec time
1415                  * and the actual offset.
1416                  */
1417                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1418                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1419                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1420                         offset -= sizeof(uint64_t);
1421                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1422
1423                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1424                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1425                 p += 512;
1426                 boffset += 512;
1427         }
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1432  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1433  */
1434 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1435 {
1436         struct fio_file *f;
1437         struct io_u *io_u;
1438         int do_scramble = 0;
1439         long ret = 0;
1440
1441         io_u = __get_io_u(td);
1442         if (!io_u) {
1443                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1444                 return NULL;
1445         }
1446
1447         if (check_get_verify(td, io_u))
1448                 goto out;
1449         if (check_get_trim(td, io_u))
1450                 goto out;
1451
1452         /*
1453          * from a requeue, io_u already setup
1454          */
1455         if (io_u->file)
1456                 goto out;
1457
1458         /*
1459          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1460          */
1461         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1462                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1463                         goto err_put;
1464         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1465                 ret = -EBUSY;
1466                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1467                 goto err_put;
1468         }
1469
1470         f = io_u->file;
1471         if (!f) {
1472                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1473                 goto err_put;
1474         }
1475
1476         assert(fio_file_open(f));
1477
1478         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1479                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1480                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1481                         goto err_put;
1482                 }
1483
1484                 f->last_start = io_u->offset;
1485                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1486
1487                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1488                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1489                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1490                                         io_u->xfer_buflen, io_u->xfer_buflen);
1491                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1492                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1493                                 do_scramble = 1;
1494                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1495                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1496                                 do_scramble = 0;
1497                         }
1498                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1499                         /*
1500                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1501                          * buffer is used for writes it is refilled.
1502                          */
1503                         io_u->buf_filled_len = 0;
1504                 }
1505         }
1506
1507         /*
1508          * Set io data pointers.
1509          */
1510         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1511         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1512
1513 out:
1514         assert(io_u->file);
1515         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1516                 if (!td->o.disable_slat)
1517                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1518                 if (do_scramble)
1519                         small_content_scramble(io_u);
1520                 return io_u;
1521         }
1522 err_put:
1523         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1524         put_io_u(td, io_u);
1525         return ERR_PTR(ret);
1526 }
1527
1528 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1529 {
1530         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1531
1532         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1533                 return;
1534
1535         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1536                 io_u->file ? " on file " : "",
1537                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1538                 strerror(io_u->error),
1539                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1540                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1541
1542         if (!td->error)
1543                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1544 }
1545
1546 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1547 {
1548         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1549                 && td->o.disable_bw;
1550 }
1551
1552 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1553                                   struct io_completion_data *icd,
1554                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1555 {
1556         unsigned long lusec = 0;
1557
1558         if (!gtod_reduce(td))
1559                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1560
1561         if (!td->o.disable_lat) {
1562                 unsigned long tusec;
1563
1564                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1565                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1566
1567                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1568                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1569
1570                         if (ops->io_u_lat)
1571                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1572                 }
1573
1574                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1575                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1576                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1577                         if (lat_target_failed(td))
1578                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1579                 }
1580         }
1581
1582         if (!td->o.disable_clat) {
1583                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1584                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1585         }
1586
1587         if (!td->o.disable_bw)
1588                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1589
1590         if (!gtod_reduce(td))
1591                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1592 }
1593
1594 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1595 {
1596         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1597
1598         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1599         bps = td->rate_bps[ddir];
1600         secs = bytes / bps;
1601         remainder = bytes % bps;
1602         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1603 }
1604
1605 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1606                          struct io_completion_data *icd)
1607 {
1608         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1609         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1610         struct fio_file *f = io_u->file;
1611
1612         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1613
1614         td_io_u_lock(td);
1615         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1616         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1617
1618         /*
1619          * Mark IO ok to verify
1620          */
1621         if (io_u->ipo) {
1622                 /*
1623                  * Remove errored entry from the verification list
1624                  */
1625                 if (io_u->error)
1626                         unlog_io_piece(td, io_u);
1627                 else {
1628                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1629                         write_barrier();
1630                 }
1631         }
1632
1633         td_io_u_unlock(td);
1634
1635         if (ddir_sync(ddir)) {
1636                 td->last_was_sync = 1;
1637                 if (f) {
1638                         f->first_write = -1ULL;
1639                         f->last_write = -1ULL;
1640                 }
1641                 return;
1642         }
1643
1644         td->last_was_sync = 0;
1645         td->last_ddir = ddir;
1646
1647         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1648                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1649                 const enum fio_ddir oddir = ddir ^ 1;
1650                 int ret;
1651
1652                 td->io_blocks[ddir]++;
1653                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1654                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1655
1656                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1657                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1658
1659                 if (ddir == DDIR_WRITE && f) {
1660                         if (f->first_write == -1ULL ||
1661                             io_u->offset < f->first_write)
1662                                 f->first_write = io_u->offset;
1663                         if (f->last_write == -1ULL ||
1664                             ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1665                                 f->last_write = io_u->offset + bytes;
1666                 }
1667
1668                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1669                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1670                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1671
1672                         if (__should_check_rate(td, ddir)) {
1673                                 td->rate_pending_usleep[ddir] =
1674                                         (usec_for_io(td, ddir) -
1675                                          utime_since_now(&td->start));
1676                         }
1677                         if (ddir != DDIR_TRIM &&
1678                             __should_check_rate(td, oddir)) {
1679                                 td->rate_pending_usleep[oddir] =
1680                                         (usec_for_io(td, oddir) -
1681                                          utime_since_now(&td->start));
1682                         }
1683                 }
1684
1685                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1686
1687                 if (io_u->end_io) {
1688                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1689                         io_u = *io_u_ptr;
1690                         if (ret && !icd->error)
1691                                 icd->error = ret;
1692                 }
1693         } else if (io_u->error) {
1694                 icd->error = io_u->error;
1695                 io_u_log_error(td, io_u);
1696         }
1697         if (icd->error) {
1698                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1699
1700                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1701                         return;
1702
1703                 /*
1704                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1705                  * and clear all the errors.
1706                  */
1707                 update_error_count(td, icd->error);
1708                 td_clear_error(td);
1709                 icd->error = 0;
1710                 if (io_u)
1711                         io_u->error = 0;
1712         }
1713 }
1714
1715 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1716                      int nr)
1717 {
1718         int ddir;
1719
1720         if (!gtod_reduce(td))
1721                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1722
1723         icd->nr = nr;
1724
1725         icd->error = 0;
1726         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1727                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1728 }
1729
1730 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1731                           struct io_completion_data *icd)
1732 {
1733         struct io_u *io_u;
1734         int i;
1735
1736         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1737                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1738
1739                 io_completed(td, &io_u, icd);
1740
1741                 if (io_u)
1742                         put_io_u(td, io_u);
1743         }
1744 }
1745
1746 /*
1747  * Complete a single io_u for the sync engines.
1748  */
1749 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1750                        uint64_t *bytes)
1751 {
1752         struct io_completion_data icd;
1753
1754         init_icd(td, &icd, 1);
1755         io_completed(td, &io_u, &icd);
1756
1757         if (io_u)
1758                 put_io_u(td, io_u);
1759
1760         if (icd.error) {
1761                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1762                 return -1;
1763         }
1764
1765         if (bytes) {
1766                 int ddir;
1767
1768                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1769                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1770         }
1771
1772         return 0;
1773 }
1774
1775 /*
1776  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1777  */
1778 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1779                          uint64_t *bytes)
1780 {
1781         struct io_completion_data icd;
1782         struct timespec *tvp = NULL;
1783         int ret;
1784         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1785
1786         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1787
1788         if (!min_evts)
1789                 tvp = &ts;
1790         else if (min_evts > td->cur_depth)
1791                 min_evts = td->cur_depth;
1792
1793         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1794         if (ret < 0) {
1795                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1796                 return ret;
1797         } else if (!ret)
1798                 return ret;
1799
1800         init_icd(td, &icd, ret);
1801         ios_completed(td, &icd);
1802         if (icd.error) {
1803                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1804                 return -1;
1805         }
1806
1807         if (bytes) {
1808                 int ddir;
1809
1810                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1811                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1812         }
1813
1814         return 0;
1815 }
1816
1817 /*
1818  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1819  */
1820 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1821 {
1822         if (!td->o.disable_slat) {
1823                 unsigned long slat_time;
1824
1825                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1826                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1827                                 io_u->offset);
1828         }
1829 }
1830
1831 /*
1832  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1833  */
1834 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1835 {
1836         unsigned int v;
1837         unsigned long r;
1838
1839         if (!td->o.dedupe_percentage)
1840                 return &td->buf_state;
1841
1842         r = __rand(&td->dedupe_state);
1843         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1844
1845         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1846                 return &td->buf_state_prev;
1847
1848         return &td->buf_state;
1849 }
1850
1851 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1852 {
1853         if (rs == &td->buf_state)
1854                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1855 }
1856
1857 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1858                     unsigned int max_bs)
1859 {
1860         if (td->o.buffer_pattern_bytes)
1861                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1862         else if (!td->o.zero_buffers) {
1863                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1864                 struct frand_state *rs;
1865
1866                 rs = get_buf_state(td);
1867
1868                 if (perc) {
1869                         unsigned int seg = min_write;
1870
1871                         seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1872                         if (!seg)
1873                                 seg = min_write;
1874
1875                         fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc, seg,max_bs);
1876                         save_buf_state(td, rs);
1877                 } else {
1878                         fill_random_buf(rs, buf, max_bs);
1879                         save_buf_state(td, rs);
1880                 }
1881         } else
1882                 memset(buf, 0, max_bs);
1883 }
1884
1885 /*
1886  * "randomly" fill the buffer contents
1887  */
1888 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1889                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1890 {
1891         io_u->buf_filled_len = 0;
1892         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1893 }