io_u.c

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