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] & (1 << 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, nr_blocks;
  47
  48         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  49         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  50         blocks = 0;
  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 ((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                 this_blocks = nr_blocks;
  69                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  70                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  71
  72                 if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  73                         mask = -1U;
  74                 else
  75                         mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  76
  77                 fio_assert(td, !(f->file_map[idx] & mask));
  78                 f->file_map[idx] |= mask;
  79                 nr_blocks -= this_blocks;
  80                 blocks += this_blocks;
  81                 block += this_blocks;
  82         }
  83
  84         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  85                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  86 }
  87
  88 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  89                                      enum fio_ddir ddir)
  90 {
  91         unsigned long long max_blocks;
  92         unsigned long long max_size;
  93
  94         /*
  95          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  96          */
  97         max_size = f->io_size;
  98         if (max_size > f->real_file_size)
  99                 max_size = f->real_file_size;
 100
 101         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
 102         if (!max_blocks)
 103                 return 0;
 104
 105         return max_blocks;
 106 }
 107
 108 /*
 109  * Return the next free block in the map.
 110  */
 111 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 112                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 113 {
 114         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 115         int i;
 116
 117         i = f->last_free_lookup;
 118         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 119         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 120                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 121                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 122                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 123                                 break;
 124                         f->last_free_lookup = i;
 125                         return 0;
 126                 }
 127
 128                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 129                 i++;
 130         }
 131
 132         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 133         return 1;
 134 }
 135
 136 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 137                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 138 {
 139         unsigned long long r;
 140         int loops = 5;
 141
 142         do {
 143                 r = os_random_long(&td->random_state);
 144                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 145                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 146                         * (r / ((unsigned long long) RAND_MAX + 1.0));
 147
 148                 /*
 149                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 150                  */
 151                 if (!file_randommap(td, f))
 152                         return 0;
 153
 154                 /*
 155                  * calculate map offset and check if it's free
 156                  */
 157                 if (random_map_free(f, *b))
 158                         return 0;
 159
 160                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 161                                                                         *b);
 162         } while (--loops);
 163
 164         /*
 165          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 166          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 167          * block from there.
 168          */
 169         loops = 10;
 170         do {
 171                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) * (r / (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                         return 1;
 201         } else {
 202                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 203                         if (!td_random(td) ||
 204                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 205                                 return 1;
 206                 } else
 207                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 208         }
 209
 210         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 211         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 212                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 213                                         io_u->offset, f->io_size);
 214                 return 1;
 215         }
 216
 217         io_u->offset += f->file_offset;
 218         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 219                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 220                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 221                 return 1;
 222         }
 223
 224         return 0;
 225 }
 226
 227 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 228 {
 229         const int ddir = io_u->ddir;
 230         unsigned int buflen = buflen; /* silence dumb gcc warning */
 231         long r;
 232
 233         if (td->o.min_bs[ddir] == td->o.max_bs[ddir])
 234                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 235         else {
 236                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 237                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 238                         buflen = (unsigned int)
 239                                         (1 + (double) (td->o.max_bs[ddir] - 1)
 240                                         * r / (RAND_MAX + 1.0));
 241                 } else {
 242                         long perc = 0;
 243                         unsigned int i;
 244
 245                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 246                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 247
 248                                 buflen = bsp->bs;
 249                                 perc += bsp->perc;
 250                                 if (r <= ((LONG_MAX / 100L) * perc))
 251                                         break;
 252                         }
 253                 }
 254                 if (!td->o.bs_unaligned) {
 255                         buflen = (buflen + td->o.min_bs[ddir] - 1)
 256                                         & ~(td->o.min_bs[ddir] - 1);
 257                 }
 258         }
 259
 260         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 261                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 262                                                 td->o.min_bs[ddir], ddir);
 263                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 264         }
 265
 266         return buflen;
 267 }
 268
 269 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 270 {
 271         unsigned int diff;
 272
 273         /*
 274          * we do time or byte based switch. this is needed because
 275          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 276          * whereas reads do not.
 277          */
 278         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 279         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 280 }
 281
 282 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 283 {
 284         unsigned int v;
 285         long r;
 286
 287         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 288         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 289         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 290                 return DDIR_READ;
 291
 292         return DDIR_WRITE;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 297  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 298  * necessary.
 299  */
 300 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 301 {
 302         if (td_rw(td)) {
 303                 /*
 304                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 305                  */
 306                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 307                         unsigned long long max_bytes;
 308                         enum fio_ddir ddir;
 309
 310                         /*
 311                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 312                          * one data direction, to avoid overflowing the
 313                          * ranges too much
 314                          */
 315                         ddir = get_rand_ddir(td);
 316                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 317                         if (max_bytes >=
 318                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 319                                 if (!td->rw_end_set[ddir])
 320                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 321
 322                                 ddir ^= 1;
 323                         }
 324
 325                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 326                                 set_rwmix_bytes(td);
 327
 328                         td->rwmix_ddir = ddir;
 329                 }
 330                 return td->rwmix_ddir;
 331         } else if (td_read(td))
 332                 return DDIR_READ;
 333         else
 334                 return DDIR_WRITE;
 335 }
 336
 337 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 338 {
 339         int ret = put_file(td, f);
 340
 341         if (ret)
 342                 td_verror(td, ret, "file close");
 343 }
 344
 345 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 346 {
 347         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 348         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 349
 350         if (io_u->file)
 351                 put_file_log(td, io_u->file);
 352
 353         io_u->file = NULL;
 354         list_del(&io_u->list);
 355         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 356         td->cur_depth--;
 357 }
 358
 359 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 360 {
 361         struct io_u *__io_u = *io_u;
 362
 363         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 364
 365         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 366         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 367                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 368
 369         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 370
 371         list_del(&__io_u->list);
 372         list_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 373         td->cur_depth--;
 374         *io_u = NULL;
 375 }
 376
 377 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 378 {
 379         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 380                 goto out;
 381
 382         /*
 383          * see if it's time to sync
 384          */
 385         if (td->o.fsync_blocks &&
 386            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 387              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 388                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 389                 goto out;
 390         }
 391
 392         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 393
 394         /*
 395          * See if it's time to switch to a new zone
 396          */
 397         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 398                 td->zone_bytes = 0;
 399                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 400                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 401         }
 402
 403         /*
 404          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 405          * position.
 406          */
 407         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 408                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 409                 return 1;
 410         }
 411
 412         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 413         if (!io_u->buflen) {
 414                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 415                 return 1;
 416         }
 417
 418         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 419                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 420                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 421                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 422                 return 1;
 423         }
 424
 425         /*
 426          * mark entry before potentially trimming io_u
 427          */
 428         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 429                 mark_random_map(td, io_u);
 430
 431         /*
 432          * If using a write iolog, store this entry.
 433          */
 434 out:
 435         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 436         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 437         log_io_u(td, io_u);
 438         return 0;
 439 }
 440
 441 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 442 {
 443         int index = 0;
 444
 445         switch (nr) {
 446         default:
 447                 index = 6;
 448                 break;
 449         case 33 ... 64:
 450                 index = 5;
 451                 break;
 452         case 17 ... 32:
 453                 index = 4;
 454                 break;
 455         case 9 ... 16:
 456                 index = 3;
 457                 break;
 458         case 5 ... 8:
 459                 index = 2;
 460                 break;
 461         case 1 ... 4:
 462                 index = 1;
 463         case 0:
 464                 break;
 465         }
 466
 467         map[index]++;
 468 }
 469
 470 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 471 {
 472         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 473         td->ts.total_submit++;
 474 }
 475
 476 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 477 {
 478         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 479         td->ts.total_complete++;
 480 }
 481
 482 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 483 {
 484         int index = 0;
 485
 486         switch (td->cur_depth) {
 487         default:
 488                 index = 6;
 489                 break;
 490         case 32 ... 63:
 491                 index = 5;
 492                 break;
 493         case 16 ... 31:
 494                 index = 4;
 495                 break;
 496         case 8 ... 15:
 497                 index = 3;
 498                 break;
 499         case 4 ... 7:
 500                 index = 2;
 501                 break;
 502         case 2 ... 3:
 503                 index = 1;
 504         case 1:
 505                 break;
 506         }
 507
 508         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 509 }
 510
 511 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 512 {
 513         int index = 0;
 514
 515         assert(usec < 1000);
 516
 517         switch (usec) {
 518         case 750 ... 999:
 519                 index = 9;
 520                 break;
 521         case 500 ... 749:
 522                 index = 8;
 523                 break;
 524         case 250 ... 499:
 525                 index = 7;
 526                 break;
 527         case 100 ... 249:
 528                 index = 6;
 529                 break;
 530         case 50 ... 99:
 531                 index = 5;
 532                 break;
 533         case 20 ... 49:
 534                 index = 4;
 535                 break;
 536         case 10 ... 19:
 537                 index = 3;
 538                 break;
 539         case 4 ... 9:
 540                 index = 2;
 541                 break;
 542         case 2 ... 3:
 543                 index = 1;
 544         case 0 ... 1:
 545                 break;
 546         }
 547
 548         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 549         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 550 }
 551
 552 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 553 {
 554         int index = 0;
 555
 556         switch (msec) {
 557         default:
 558                 index = 11;
 559                 break;
 560         case 1000 ... 1999:
 561                 index = 10;
 562                 break;
 563         case 750 ... 999:
 564                 index = 9;
 565                 break;
 566         case 500 ... 749:
 567                 index = 8;
 568                 break;
 569         case 250 ... 499:
 570                 index = 7;
 571                 break;
 572         case 100 ... 249:
 573                 index = 6;
 574                 break;
 575         case 50 ... 99:
 576                 index = 5;
 577                 break;
 578         case 20 ... 49:
 579                 index = 4;
 580                 break;
 581         case 10 ... 19:
 582                 index = 3;
 583                 break;
 584         case 4 ... 9:
 585                 index = 2;
 586                 break;
 587         case 2 ... 3:
 588                 index = 1;
 589         case 0 ... 1:
 590                 break;
 591         }
 592
 593         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 594         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 595 }
 596
 597 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 598 {
 599         if (usec < 1000)
 600                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 601         else
 602                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 603 }
 604
 605 /*
 606  * Get next file to service by choosing one at random
 607  */
 608 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 609                                            int badf)
 610 {
 611         struct fio_file *f;
 612         int fno;
 613
 614         do {
 615                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 616
 617                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 618                         * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 619                 f = td->files[fno];
 620                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 621                         continue;
 622
 623                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 624                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 625                         return f;
 626                 }
 627         } while (1);
 628 }
 629
 630 /*
 631  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 632  */
 633 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 634                                          int badf)
 635 {
 636         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 637         struct fio_file *f;
 638
 639         do {
 640                 f = td->files[td->next_file];
 641
 642                 td->next_file++;
 643                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 644                         td->next_file = 0;
 645
 646                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 647                         f = NULL;
 648                         continue;
 649                 }
 650
 651                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 652                         break;
 653
 654                 f = NULL;
 655         } while (td->next_file != old_next_file);
 656
 657         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 658         return f;
 659 }
 660
 661 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 662 {
 663         struct fio_file *f;
 664
 665         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 666
 667         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 668                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 669                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 670                                                   td->nr_done_files,
 671                                                   td->o.nr_files);
 672                 return NULL;
 673         }
 674
 675         f = td->file_service_file;
 676         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && td->file_service_left--)
 677                 goto out;
 678
 679         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 680                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 681         else
 682                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 683
 684         td->file_service_file = f;
 685         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 686 out:
 687         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 688         return f;
 689 }
 690
 691 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 692 {
 693         struct fio_file *f;
 694
 695         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 696                 return NULL;
 697
 698         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 699                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 700         else
 701                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 702
 703         return f;
 704 }
 705
 706 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 707 {
 708         struct fio_file *f;
 709
 710         do {
 711                 f = get_next_file(td);
 712                 if (!f)
 713                         return 1;
 714
 715 set_file:
 716                 io_u->file = f;
 717                 get_file(f);
 718
 719                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 720                         break;
 721
 722                 /*
 723                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 724                  * way we preserve queueing etc.
 725                  */
 726                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 727                         put_file_log(td, f);
 728                         fio_file_reset(f);
 729                         goto set_file;
 730                 }
 731
 732                 /*
 733                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 734                  * do that here.
 735                  */
 736                 io_u->file = NULL;
 737                 td_io_close_file(td, f);
 738                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 739                 td->nr_done_files++;
 740
 741                 /*
 742                  * probably not the right place to do this, but see
 743                  * if we need to open a new file
 744                  */
 745                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 746                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 747                         f = find_next_new_file(td);
 748
 749                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 750                                 return 1;
 751
 752                         goto set_file;
 753                 }
 754         } while (1);
 755
 756         return 0;
 757 }
 758
 759
 760 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 761 {
 762         struct io_u *io_u = NULL;
 763
 764         if (!list_empty(&td->io_u_requeues))
 765                 io_u = list_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 766         else if (!queue_full(td)) {
 767                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 768
 769                 io_u->buflen = 0;
 770                 io_u->resid = 0;
 771                 io_u->file = NULL;
 772                 io_u->end_io = NULL;
 773         }
 774
 775         if (io_u) {
 776                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 777                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 778
 779                 io_u->error = 0;
 780                 list_del(&io_u->list);
 781                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 782                 td->cur_depth++;
 783         }
 784
 785         return io_u;
 786 }
 787
 788 /*
 789  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 790  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 791  */
 792 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 793 {
 794         struct fio_file *f;
 795         struct io_u *io_u;
 796
 797         io_u = __get_io_u(td);
 798         if (!io_u) {
 799                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 800                 return NULL;
 801         }
 802
 803         /*
 804          * from a requeue, io_u already setup
 805          */
 806         if (io_u->file)
 807                 goto out;
 808
 809         /*
 810          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 811          */
 812         if (td->o.read_iolog_file) {
 813                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 814                         goto err_put;
 815         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 816                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 817                 goto err_put;
 818         }
 819
 820         f = io_u->file;
 821         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 822
 823         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 824                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 825                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 826                         goto err_put;
 827                 }
 828
 829                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 830
 831                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 832                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 833                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 834                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 835         }
 836
 837         /*
 838          * Set io data pointers.
 839          */
 840         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 841         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 842         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 843
 844 out:
 845         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 846                 fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 847                 return io_u;
 848         }
 849 err_put:
 850         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 851         put_io_u(td, io_u);
 852         return NULL;
 853 }
 854
 855 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 856 {
 857         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 858
 859         log_err("fio: io_u error");
 860
 861         if (io_u->file)
 862                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 863
 864         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 865
 866         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 867                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 868
 869         if (!td->error)
 870                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 871 }
 872
 873 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 874                          struct io_completion_data *icd)
 875 {
 876         unsigned long usec;
 877
 878         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 879
 880         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 881         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 882
 883         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 884                 td->last_was_sync = 1;
 885                 return;
 886         }
 887
 888         td->last_was_sync = 0;
 889
 890         if (!io_u->error) {
 891                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 892                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 893                 int ret;
 894
 895                 td->io_blocks[idx]++;
 896                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 897                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 898
 899                 usec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 900
 901                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 902                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 903                 io_u_mark_latency(td, usec);
 904
 905                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 906                     td->o.do_verify &&
 907                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 908                         log_io_piece(td, io_u);
 909
 910                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 911
 912                 if (io_u->end_io) {
 913                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 914                         if (ret && !icd->error)
 915                                 icd->error = ret;
 916                 }
 917         } else {
 918                 icd->error = io_u->error;
 919                 io_u_log_error(td, io_u);
 920         }
 921 }
 922
 923 static void init_icd(struct io_completion_data *icd, int nr)
 924 {
 925         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 926
 927         icd->nr = nr;
 928
 929         icd->error = 0;
 930         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 931 }
 932
 933 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 934                           struct io_completion_data *icd)
 935 {
 936         struct io_u *io_u;
 937         int i;
 938
 939         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 940                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 941
 942                 io_completed(td, io_u, icd);
 943                 put_io_u(td, io_u);
 944         }
 945 }
 946
 947 /*
 948  * Complete a single io_u for the sync engines.
 949  */
 950 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 951 {
 952         struct io_completion_data icd;
 953
 954         init_icd(&icd, 1);
 955         io_completed(td, io_u, &icd);
 956         put_io_u(td, io_u);
 957
 958         if (!icd.error)
 959                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 960
 961         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 962         return -1;
 963 }
 964
 965 /*
 966  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 967  */
 968 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events)
 969 {
 970         struct io_completion_data icd;
 971         struct timespec *tvp = NULL;
 972         int ret;
 973         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 974
 975         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_events);
 976
 977         if (!min_events)
 978                 tvp = &ts;
 979
 980         ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, tvp);
 981         if (ret < 0) {
 982                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
 983                 return ret;
 984         } else if (!ret)
 985                 return ret;
 986
 987         init_icd(&icd, ret);
 988         ios_completed(td, &icd);
 989         if (!icd.error)
 990                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 991
 992         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
 993         return -1;
 994 }
 995
 996 /*
 997  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
 998  */
 999 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1000 {
1001         unsigned long slat_time;
1002
1003         slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1004         add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
1005 }
1006
1007 /*
1008  * "randomly" fill the buffer contents
1009  */
1010 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1011                       unsigned int max_bs)
1012 {
1013         long *ptr = io_u->buf;
1014
1015         if (!td->o.zero_buffers) {
1016                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1017                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1018                         ptr++;
1019                 }
1020         } else
1021                 memset(ptr, 0, max_bs);
1022 }
1023
1024 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1025 void io_u_set_timeout(struct thread_data *td)
1026 {
1027         assert(td->cur_depth);
1028
1029         td->timer.it_interval.tv_sec = 0;
1030         td->timer.it_interval.tv_usec = 0;
1031         td->timer.it_value.tv_sec = IO_U_TIMEOUT + IO_U_TIMEOUT_INC;
1032         td->timer.it_value.tv_usec = 0;
1033         setitimer(ITIMER_REAL, &td->timer, NULL);
1034         fio_gettime(&td->timeout_end, NULL);
1035 }
1036
1037 static void io_u_dump(struct io_u *io_u)
1038 {
1039         unsigned long t_start = mtime_since_now(&io_u->start_time);
1040         unsigned long t_issue = mtime_since_now(&io_u->issue_time);
1041
1042         log_err("io_u=%p, t_start=%lu, t_issue=%lu\n", io_u, t_start, t_issue);
1043         log_err("  buf=%p/%p, len=%lu/%lu, offset=%llu\n", io_u->buf,
1044                                                 io_u->xfer_buf, io_u->buflen,
1045                                                 io_u->xfer_buflen,
1046                                                 io_u->offset);
1047         log_err("  ddir=%d, fname=%s\n", io_u->ddir, io_u->file->file_name);
1048 }
1049 #else
1050 void io_u_set_timeout(struct thread_data fio_unused *td)
1051 {
1052 }
1053 #endif
1054
1055 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1056 static void io_u_timeout_handler(int fio_unused sig)
1057 {
1058         struct thread_data *td, *__td;
1059         pid_t pid = getpid();
1060         struct list_head *entry;
1061         struct io_u *io_u;
1062         int i;
1063
1064         log_err("fio: io_u timeout\n");
1065
1066         /*
1067          * TLS would be nice...
1068          */
1069         td = NULL;
1070         for_each_td(__td, i) {
1071                 if (__td->pid == pid) {
1072                         td = __td;
1073                         break;
1074                 }
1075         }
1076
1077         if (!td) {
1078                 log_err("fio: io_u timeout, can't find job\n");
1079                 exit(1);
1080         }
1081
1082         if (!td->cur_depth) {
1083                 log_err("fio: timeout without pending work?\n");
1084                 return;
1085         }
1086
1087         log_err("fio: io_u timeout: job=%s, pid=%d\n", td->o.name, td->pid);
1088
1089         list_for_each(entry, &td->io_u_busylist) {
1090                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
1091
1092                 io_u_dump(io_u);
1093         }
1094
1095         td_verror(td, ETIMEDOUT, "io_u timeout");
1096         exit(1);
1097 }
1098 #endif
1099
1100 void io_u_init_timeout(void)
1101 {
1102 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1103         signal(SIGALRM, io_u_timeout_handler);
1104 #endif
1105 }