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