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