io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  26  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  27  */
  28 static int random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  29 {
  30         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  31 }
  32
  33 /*
  34  * Mark a given offset as used in the map.
  35  */
  36 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  37 {
  38         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned int nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45
  46         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  47                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  48
  49         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  50                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  51 }
  52
  53 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  54                            enum fio_ddir ddir)
  55 {
  56         uint64_t max_blocks;
  57         uint64_t max_size;
  58
  59         assert(ddir_rw(ddir));
  60
  61         /*
  62          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  63          */
  64         max_size = f->io_size;
  65         if (max_size > f->real_file_size)
  66                 max_size = f->real_file_size;
  67
  68         if (td->o.zone_range)
  69                 max_size = td->o.zone_range;
  70
  71         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  72         if (!max_blocks)
  73                 return 0;
  74
  75         return max_blocks;
  76 }
  77
  78 struct rand_off {
  79         struct flist_head list;
  80         uint64_t off;
  81 };
  82
  83 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  84                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  85 {
  86         uint64_t r, lastb;
  87
  88         lastb = last_block(td, f, ddir);
  89         if (!lastb)
  90                 return 1;
  91
  92         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  93                 r = __rand(&td->random_state);
  94
  95                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
  96
  97                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) FRAND_MAX + 1.0));
  98         } else {
  99                 uint64_t off = 0;
 100
 101                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off, lastb))
 102                         return 1;
 103
 104                 *b = off;
 105         }
 106
 107         /*
 108          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 109          */
 110         if (!file_randommap(td, f))
 111                 goto ret;
 112
 113         /*
 114          * calculate map offset and check if it's free
 115          */
 116         if (random_map_free(f, *b))
 117                 goto ret;
 118
 119         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 120                                                 (unsigned long long) *b);
 121
 122         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 123         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 124                 return 1;
 125 ret:
 126         return 0;
 127 }
 128
 129 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 130                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 131                                        uint64_t *b)
 132 {
 133         *b = zipf_next(&f->zipf);
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 138                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 139                                          uint64_t *b)
 140 {
 141         *b = pareto_next(&f->zipf);
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 146 {
 147         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 148         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 149
 150         return r1->off - r2->off;
 151 }
 152
 153 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 154                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 155 {
 156         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 157                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 158         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 159                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 160         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 161                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 162
 163         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 164         return 1;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 169  * specified.
 170  */
 171 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 172 {
 173         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 174                 return 0;
 175         if (!td_random(td))
 176                 return 0;
 177         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 178                 return 0;
 179         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 180                 return 0;
 181
 182         return 1;
 183 }
 184
 185 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 186 {
 187         unsigned int v;
 188         unsigned long r;
 189
 190         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 191                 return 1;
 192
 193         r = __rand(&td->seq_rand_state[ddir]);
 194         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 195
 196         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 197 }
 198
 199 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 200                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 201 {
 202         struct rand_off *r;
 203         int i, ret = 1;
 204
 205         if (!should_sort_io(td))
 206                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 207
 208         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 209 fetch:
 210                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 211                 flist_del(&r->list);
 212                 *b = r->off;
 213                 free(r);
 214                 return 0;
 215         }
 216
 217         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 218                 r = malloc(sizeof(*r));
 219
 220                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 221                 if (ret) {
 222                         free(r);
 223                         break;
 224                 }
 225
 226                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 227         }
 228
 229         if (ret && !i)
 230                 return ret;
 231
 232         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 233         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 234         goto fetch;
 235 }
 236
 237 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 238                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 239 {
 240         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 241                 return 0;
 242
 243         if (td->o.time_based) {
 244                 fio_file_reset(td, f);
 245                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 246                         return 0;
 247         }
 248
 249         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 250                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos,
 251                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 252         return 1;
 253 }
 254
 255 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 256                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 257 {
 258         struct thread_options *o = &td->o;
 259
 260         assert(ddir_rw(ddir));
 261
 262         if (f->last_pos >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 263             o->time_based)
 264                 f->last_pos = f->last_pos - f->io_size;
 265
 266         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 267                 uint64_t pos;
 268
 269                 if (f->last_pos == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 270                         f->last_pos = f->real_file_size;
 271
 272                 pos = f->last_pos - f->file_offset;
 273                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 274                         pos += o->ddir_seq_add;
 275
 276                         /*
 277                          * If we reach beyond the end of the file
 278                          * with holed IO, wrap around to the
 279                          * beginning again.
 280                          */
 281                         if (pos >= f->real_file_size)
 282                                 pos = f->file_offset;
 283                 }
 284
 285                 *offset = pos;
 286                 return 0;
 287         }
 288
 289         return 1;
 290 }
 291
 292 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 293                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 294                           unsigned int *is_random)
 295 {
 296         struct fio_file *f = io_u->file;
 297         uint64_t b, offset;
 298         int ret;
 299
 300         assert(ddir_rw(ddir));
 301
 302         b = offset = -1ULL;
 303
 304         if (rw_seq) {
 305                 if (td_random(td)) {
 306                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 307                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 308                                 *is_random = 1;
 309                         } else {
 310                                 *is_random = 0;
 311                                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 312                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 313                                 if (ret)
 314                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 315                         }
 316                 } else {
 317                         *is_random = 0;
 318                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 319                 }
 320         } else {
 321                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 322                 *is_random = 0;
 323
 324                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 325                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 326                         if (ret) {
 327                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 328                                 *is_random = 0;
 329                         }
 330                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 331                         if (f->last_start != -1ULL)
 332                                 offset = f->last_start - f->file_offset;
 333                         else
 334                                 offset = 0;
 335                         ret = 0;
 336                 } else {
 337                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 338                         ret = 1;
 339                 }
 340         }
 341
 342         if (!ret) {
 343                 if (offset != -1ULL)
 344                         io_u->offset = offset;
 345                 else if (b != -1ULL)
 346                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 347                 else {
 348                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 349                         ret = 1;
 350                 }
 351         }
 352
 353         return ret;
 354 }
 355
 356 /*
 357  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 358  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 359  * the last io issued.
 360  */
 361 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 362                              unsigned int *is_random)
 363 {
 364         struct fio_file *f = io_u->file;
 365         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 366         int rw_seq_hit = 0;
 367
 368         assert(ddir_rw(ddir));
 369
 370         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 371                 rw_seq_hit = 1;
 372                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 373         }
 374
 375         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 376                 return 1;
 377
 378         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 379                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 380                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 381                                         (unsigned long long) f->io_size);
 382                 return 1;
 383         }
 384
 385         io_u->offset += f->file_offset;
 386         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 387                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 388                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 389                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 390                 return 1;
 391         }
 392
 393         return 0;
 394 }
 395
 396 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 397                            unsigned int *is_random)
 398 {
 399         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 400                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 401
 402                 if (ops->fill_io_u_off)
 403                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 404         }
 405
 406         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 407 }
 408
 409 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 410                             unsigned int buflen)
 411 {
 412         struct fio_file *f = io_u->file;
 413
 414         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 415 }
 416
 417 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 418                                       unsigned int is_random)
 419 {
 420         int ddir = io_u->ddir;
 421         unsigned int buflen = 0;
 422         unsigned int minbs, maxbs;
 423         unsigned long r;
 424
 425         assert(ddir_rw(ddir));
 426
 427         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 428                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 429
 430         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 431         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 432
 433         if (minbs == maxbs)
 434                 return minbs;
 435
 436         /*
 437          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 438          */
 439         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 440                 return 0;
 441
 442         do {
 443                 r = __rand(&td->bsrange_state);
 444
 445                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 446                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 447                                         (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 448                         if (buflen < minbs)
 449                                 buflen = minbs;
 450                 } else {
 451                         long perc = 0;
 452                         unsigned int i;
 453
 454                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 455                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 456
 457                                 buflen = bsp->bs;
 458                                 perc += bsp->perc;
 459                                 if ((r <= ((FRAND_MAX / 100L) * perc)) &&
 460                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 461                                         break;
 462                         }
 463                 }
 464
 465                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 466                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 467                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 468
 469                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 470                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 471
 472         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 473
 474         return buflen;
 475 }
 476
 477 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 478                                     unsigned int is_random)
 479 {
 480         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 481                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 482
 483                 if (ops->fill_io_u_size)
 484                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 485         }
 486
 487         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 488 }
 489
 490 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 491 {
 492         unsigned int diff;
 493
 494         /*
 495          * we do time or byte based switch. this is needed because
 496          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 497          * whereas reads do not.
 498          */
 499         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 500         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 501 }
 502
 503 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 504 {
 505         unsigned int v;
 506         unsigned long r;
 507
 508         r = __rand(&td->rwmix_state);
 509         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 510
 511         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 512                 return DDIR_READ;
 513
 514         return DDIR_WRITE;
 515 }
 516
 517 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 518 {
 519         /*
 520          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 521          * not to skew our latency numbers.
 522          *
 523          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 524          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 525          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 526          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 527          */
 528         while (td->io_u_in_flight) {
 529                 int fio_unused ret;
 530
 531                 ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
 532         }
 533 }
 534
 535 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 536 {
 537         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 538         struct timeval t;
 539         long usec;
 540
 541         assert(ddir_rw(ddir));
 542
 543         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 544                 return ddir;
 545
 546         /*
 547          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 548          * should switch.
 549          */
 550         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 551                 /*
 552                  * Other direction does not have too much pending, switch
 553                  */
 554                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 555                         return odir;
 556
 557                 /*
 558                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 559                  * and deduct from both.
 560                  */
 561                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 562                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 563                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 564                 } else {
 565                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 566                         ddir = odir;
 567                 }
 568         } else
 569                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 570
 571         io_u_quiesce(td);
 572
 573         fio_gettime(&t, NULL);
 574         usec_sleep(td, usec);
 575         usec = utime_since_now(&t);
 576
 577         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 578
 579         odir = ddir ^ 1;
 580         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 581                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 582
 583         if (ddir == DDIR_TRIM)
 584                 return DDIR_TRIM;
 585
 586         return ddir;
 587 }
 588
 589 /*
 590  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 591  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 592  * necessary.
 593  */
 594 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 595 {
 596         enum fio_ddir ddir;
 597
 598         /*
 599          * see if it's time to fsync
 600          */
 601         if (td->o.fsync_blocks &&
 602            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 603              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 604                 return DDIR_SYNC;
 605
 606         /*
 607          * see if it's time to fdatasync
 608          */
 609         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 610            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 611              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 612                 return DDIR_DATASYNC;
 613
 614         /*
 615          * see if it's time to sync_file_range
 616          */
 617         if (td->sync_file_range_nr &&
 618            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 619              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 620                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 621
 622         if (td_rw(td)) {
 623                 /*
 624                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 625                  */
 626                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 627                         /*
 628                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 629                          * one data direction, to avoid overflowing the
 630                          * ranges too much
 631                          */
 632                         ddir = get_rand_ddir(td);
 633
 634                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 635                                 set_rwmix_bytes(td);
 636
 637                         td->rwmix_ddir = ddir;
 638                 }
 639                 ddir = td->rwmix_ddir;
 640         } else if (td_read(td))
 641                 ddir = DDIR_READ;
 642         else if (td_write(td))
 643                 ddir = DDIR_WRITE;
 644         else
 645                 ddir = DDIR_TRIM;
 646
 647         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 648         return td->rwmix_ddir;
 649 }
 650
 651 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 652 {
 653         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
 654
 655         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 656             td->o.barrier_blocks &&
 657            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 658              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 659                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 660 }
 661
 662 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 663 {
 664         unsigned int ret = put_file(td, f);
 665
 666         if (ret)
 667                 td_verror(td, ret, "file close");
 668 }
 669
 670 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 671 {
 672         td_io_u_lock(td);
 673
 674         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 675                 put_file_log(td, io_u->file);
 676
 677         io_u->file = NULL;
 678         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 679
 680         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 681                 td->cur_depth--;
 682         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 683         td_io_u_unlock(td);
 684         td_io_u_free_notify(td);
 685 }
 686
 687 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 688 {
 689         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 690         put_io_u(td, io_u);
 691 }
 692
 693 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 694 {
 695         struct io_u *__io_u = *io_u;
 696         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 697
 698         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 699
 700         td_io_u_lock(td);
 701
 702         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 703         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 704                 td->io_issues[ddir]--;
 705
 706         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 707         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 708                 td->cur_depth--;
 709
 710         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 711         td_io_u_unlock(td);
 712         *io_u = NULL;
 713 }
 714
 715 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 716 {
 717         unsigned int is_random;
 718
 719         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 720                 goto out;
 721
 722         set_rw_ddir(td, io_u);
 723
 724         /*
 725          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 726          */
 727         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 728                 goto out;
 729
 730         /*
 731          * See if it's time to switch to a new zone
 732          */
 733         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 734                 struct fio_file *f = io_u->file;
 735
 736                 td->zone_bytes = 0;
 737                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 738
 739                 /*
 740                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 741                  */
 742                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 743                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 744                 f->last_pos = f->file_offset;
 745                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 746         }
 747
 748         /*
 749          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 750          * position.
 751          */
 752         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 753                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 754                 return 1;
 755         }
 756
 757         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 758         if (!io_u->buflen) {
 759                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 760                 return 1;
 761         }
 762
 763         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 764                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 765                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 766                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 767                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 768                 return 1;
 769         }
 770
 771         /*
 772          * mark entry before potentially trimming io_u
 773          */
 774         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 775                 mark_random_map(td, io_u);
 776
 777 out:
 778         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 779         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 780         return 0;
 781 }
 782
 783 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 784 {
 785         int idx = 0;
 786
 787         switch (nr) {
 788         default:
 789                 idx = 6;
 790                 break;
 791         case 33 ... 64:
 792                 idx = 5;
 793                 break;
 794         case 17 ... 32:
 795                 idx = 4;
 796                 break;
 797         case 9 ... 16:
 798                 idx = 3;
 799                 break;
 800         case 5 ... 8:
 801                 idx = 2;
 802                 break;
 803         case 1 ... 4:
 804                 idx = 1;
 805         case 0:
 806                 break;
 807         }
 808
 809         map[idx]++;
 810 }
 811
 812 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 813 {
 814         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 815         td->ts.total_submit++;
 816 }
 817
 818 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 819 {
 820         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 821         td->ts.total_complete++;
 822 }
 823
 824 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 825 {
 826         int idx = 0;
 827
 828         switch (td->cur_depth) {
 829         default:
 830                 idx = 6;
 831                 break;
 832         case 32 ... 63:
 833                 idx = 5;
 834                 break;
 835         case 16 ... 31:
 836                 idx = 4;
 837                 break;
 838         case 8 ... 15:
 839                 idx = 3;
 840                 break;
 841         case 4 ... 7:
 842                 idx = 2;
 843                 break;
 844         case 2 ... 3:
 845                 idx = 1;
 846         case 1:
 847                 break;
 848         }
 849
 850         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 851 }
 852
 853 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 854 {
 855         int idx = 0;
 856
 857         assert(usec < 1000);
 858
 859         switch (usec) {
 860         case 750 ... 999:
 861                 idx = 9;
 862                 break;
 863         case 500 ... 749:
 864                 idx = 8;
 865                 break;
 866         case 250 ... 499:
 867                 idx = 7;
 868                 break;
 869         case 100 ... 249:
 870                 idx = 6;
 871                 break;
 872         case 50 ... 99:
 873                 idx = 5;
 874                 break;
 875         case 20 ... 49:
 876                 idx = 4;
 877                 break;
 878         case 10 ... 19:
 879                 idx = 3;
 880                 break;
 881         case 4 ... 9:
 882                 idx = 2;
 883                 break;
 884         case 2 ... 3:
 885                 idx = 1;
 886         case 0 ... 1:
 887                 break;
 888         }
 889
 890         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 891         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 892 }
 893
 894 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 895 {
 896         int idx = 0;
 897
 898         switch (msec) {
 899         default:
 900                 idx = 11;
 901                 break;
 902         case 1000 ... 1999:
 903                 idx = 10;
 904                 break;
 905         case 750 ... 999:
 906                 idx = 9;
 907                 break;
 908         case 500 ... 749:
 909                 idx = 8;
 910                 break;
 911         case 250 ... 499:
 912                 idx = 7;
 913                 break;
 914         case 100 ... 249:
 915                 idx = 6;
 916                 break;
 917         case 50 ... 99:
 918                 idx = 5;
 919                 break;
 920         case 20 ... 49:
 921                 idx = 4;
 922                 break;
 923         case 10 ... 19:
 924                 idx = 3;
 925                 break;
 926         case 4 ... 9:
 927                 idx = 2;
 928                 break;
 929         case 2 ... 3:
 930                 idx = 1;
 931         case 0 ... 1:
 932                 break;
 933         }
 934
 935         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 936         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 937 }
 938
 939 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 940 {
 941         if (usec < 1000)
 942                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 943         else
 944                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 945 }
 946
 947 /*
 948  * Get next file to service by choosing one at random
 949  */
 950 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 951                                            enum fio_file_flags goodf,
 952                                            enum fio_file_flags badf)
 953 {
 954         struct fio_file *f;
 955         int fno;
 956
 957         do {
 958                 int opened = 0;
 959                 unsigned long r;
 960
 961                 r = __rand(&td->next_file_state);
 962                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 963                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 964
 965                 f = td->files[fno];
 966                 if (fio_file_done(f))
 967                         continue;
 968
 969                 if (!fio_file_open(f)) {
 970                         int err;
 971
 972                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
 973                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
 974
 975                         err = td_io_open_file(td, f);
 976                         if (err)
 977                                 continue;
 978                         opened = 1;
 979                 }
 980
 981                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 982                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 983                         return f;
 984                 }
 985                 if (opened)
 986                         td_io_close_file(td, f);
 987         } while (1);
 988 }
 989
 990 /*
 991  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 992  */
 993 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 994                                          int badf)
 995 {
 996         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 997         struct fio_file *f;
 998
 999         do {
1000                 int opened = 0;
1001
1002                 f = td->files[td->next_file];
1003
1004                 td->next_file++;
1005                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1006                         td->next_file = 0;
1007
1008                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1009                 if (fio_file_done(f)) {
1010                         f = NULL;
1011                         continue;
1012                 }
1013
1014                 if (!fio_file_open(f)) {
1015                         int err;
1016
1017                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1018                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1019
1020                         err = td_io_open_file(td, f);
1021                         if (err) {
1022                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1023                                         err, f->file_name);
1024                                 f = NULL;
1025                                 continue;
1026                         }
1027                         opened = 1;
1028                 }
1029
1030                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1031                                                                 f->flags);
1032                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1033                         break;
1034
1035                 if (opened)
1036                         td_io_close_file(td, f);
1037
1038                 f = NULL;
1039         } while (td->next_file != old_next_file);
1040
1041         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1042         return f;
1043 }
1044
1045 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1046 {
1047         struct fio_file *f;
1048
1049         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1050
1051         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1052                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1053                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1054                                                   td->nr_done_files,
1055                                                   td->o.nr_files);
1056                 return NULL;
1057         }
1058
1059         f = td->file_service_file;
1060         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1061                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1062                         goto out;
1063                 if (td->file_service_left--)
1064                         goto out;
1065         }
1066
1067         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1068             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1069                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1070         else
1071                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1072
1073         if (IS_ERR(f))
1074                 return f;
1075
1076         td->file_service_file = f;
1077         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1078 out:
1079         if (f)
1080                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1081         else
1082                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1083         return f;
1084 }
1085
1086 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1087 {
1088         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1089                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1090
1091                 if (ops->get_next_file)
1092                         return ops->get_next_file(td);
1093         }
1094
1095         return __get_next_file(td);
1096 }
1097
1098 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1099 {
1100         struct fio_file *f;
1101
1102         do {
1103                 f = get_next_file(td);
1104                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1105                         return PTR_ERR(f);
1106
1107                 io_u->file = f;
1108                 get_file(f);
1109
1110                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1111                         break;
1112
1113                 put_file_log(td, f);
1114                 td_io_close_file(td, f);
1115                 io_u->file = NULL;
1116                 fio_file_set_done(f);
1117                 td->nr_done_files++;
1118                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1119                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1120         } while (1);
1121
1122         return 0;
1123 }
1124
1125 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1126                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1127 {
1128         if (!td->error)
1129                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1130         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1131         icd->error = ETIMEDOUT;
1132 }
1133
1134 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1135 {
1136         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1137         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1138         td->latency_failed = 0;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1143  * are at QD=1, then it's time to give up.
1144  */
1145 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1146 {
1147         if (td->latency_qd == 1)
1148                 return 1;
1149
1150         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1151
1152         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1153                 td->latency_qd_low--;
1154
1155         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1156
1157         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1158
1159         /*
1160          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1161          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1162          */
1163         io_u_quiesce(td);
1164         lat_new_cycle(td);
1165         return 0;
1166 }
1167
1168 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1169 {
1170         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1171                 return __lat_target_failed(td);
1172
1173         td->latency_failed++;
1174         return 0;
1175 }
1176
1177 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1178 {
1179         td->latency_end_run = 0;
1180
1181         if (td->o.latency_target) {
1182                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1183                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1184                 td->latency_qd = 1;
1185                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1186                 td->latency_qd_low = 1;
1187                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1188         } else
1189                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1190 }
1191
1192 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1193 {
1194         if (!td->latency_end_run)
1195                 lat_target_init(td);
1196 }
1197
1198 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1199 {
1200         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1201         struct thread_options *o = &td->o;
1202
1203         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1204
1205         /*
1206          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1207          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1208          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1209          */
1210         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1211                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1212         else
1213                 td->latency_qd *= 2;
1214
1215         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1216                 td->latency_qd = o->iodepth;
1217
1218         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1219
1220         /*
1221          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1222          * we get only the results from the targeted depth.
1223          */
1224         if (td->latency_qd == qd) {
1225                 if (td->latency_end_run) {
1226                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1227                         td->done = 1;
1228                 } else {
1229                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1230                         io_u_quiesce(td);
1231                         td->latency_end_run = 1;
1232                         reset_all_stats(td);
1233                         reset_io_stats(td);
1234                 }
1235         }
1236
1237         lat_new_cycle(td);
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Check if we can bump the queue depth
1242  */
1243 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1244 {
1245         uint64_t usec_window;
1246         uint64_t ios;
1247         double success_ios;
1248
1249         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1250         if (usec_window < td->o.latency_window)
1251                 return;
1252
1253         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1254         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1255         success_ios *= 100.0;
1256
1257         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1258
1259         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1260                 lat_target_success(td);
1261         else
1262                 __lat_target_failed(td);
1263 }
1264
1265 /*
1266  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1267  * using the full queue depth available.
1268  */
1269 int queue_full(const struct thread_data *td)
1270 {
1271         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1272
1273         if (qempty)
1274                 return 1;
1275         if (!td->o.latency_target)
1276                 return 0;
1277
1278         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1279 }
1280
1281 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1282 {
1283         struct io_u *io_u = NULL;
1284
1285         if (td->stop_io)
1286                 return NULL;
1287
1288         td_io_u_lock(td);
1289
1290 again:
1291         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1292                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1293         else if (!queue_full(td)) {
1294                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1295
1296                 io_u->file = NULL;
1297                 io_u->buflen = 0;
1298                 io_u->resid = 0;
1299                 io_u->end_io = NULL;
1300         }
1301
1302         if (io_u) {
1303                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1304                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1305                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1306                                  IO_U_F_VER_LIST);
1307
1308                 io_u->error = 0;
1309                 io_u->acct_ddir = -1;
1310                 td->cur_depth++;
1311                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1312                 io_u->ipo = NULL;
1313         } else if (td->o.verify_async) {
1314                 /*
1315                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1316                  * return one
1317                  */
1318                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1319                 goto again;
1320         }
1321
1322         td_io_u_unlock(td);
1323         return io_u;
1324 }
1325
1326 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1327 {
1328         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1329                 return 0;
1330
1331         if (td->trim_entries) {
1332                 int get_trim = 0;
1333
1334                 if (td->trim_batch) {
1335                         td->trim_batch--;
1336                         get_trim = 1;
1337                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1338                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1339                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1340                         if (!td->trim_batch)
1341                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1342                         get_trim = 1;
1343                 }
1344
1345                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1346                         return 1;
1347         }
1348
1349         return 0;
1350 }
1351
1352 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1353 {
1354         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1355                 return 0;
1356
1357         if (td->io_hist_len) {
1358                 int get_verify = 0;
1359
1360                 if (td->verify_batch)
1361                         get_verify = 1;
1362                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1363                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1364                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1365                         if (!td->verify_batch)
1366                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1367                         get_verify = 1;
1368                 }
1369
1370                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1371                         td->verify_batch--;
1372                         return 1;
1373                 }
1374         }
1375
1376         return 0;
1377 }
1378
1379 /*
1380  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1381  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1382  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1383  * we can expect from a device.
1384  */
1385 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1386 {
1387         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1388         uint64_t boffset;
1389         unsigned int offset;
1390         void *p, *end;
1391
1392         if (!nr_blocks)
1393                 return;
1394
1395         p = io_u->xfer_buf;
1396         boffset = io_u->offset;
1397         io_u->buf_filled_len = 0;
1398
1399         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1400                 /*
1401                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1402                  * the buffer, given by the product of the usec time
1403                  * and the actual offset.
1404                  */
1405                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1406                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1407                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1408                         offset -= sizeof(uint64_t);
1409                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1410
1411                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1412                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1413                 p += 512;
1414                 boffset += 512;
1415         }
1416 }
1417
1418 /*
1419  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1420  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1421  */
1422 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1423 {
1424         struct fio_file *f;
1425         struct io_u *io_u;
1426         int do_scramble = 0;
1427         long ret = 0;
1428
1429         io_u = __get_io_u(td);
1430         if (!io_u) {
1431                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1432                 return NULL;
1433         }
1434
1435         if (check_get_verify(td, io_u))
1436                 goto out;
1437         if (check_get_trim(td, io_u))
1438                 goto out;
1439
1440         /*
1441          * from a requeue, io_u already setup
1442          */
1443         if (io_u->file)
1444                 goto out;
1445
1446         /*
1447          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1448          */
1449         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1450                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1451                         goto err_put;
1452         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1453                 ret = -EBUSY;
1454                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1455                 goto err_put;
1456         }
1457
1458         f = io_u->file;
1459         if (!f) {
1460                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1461                 goto err_put;
1462         }
1463
1464         assert(fio_file_open(f));
1465
1466         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1467                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1468                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1469                         goto err_put;
1470                 }
1471
1472                 f->last_start = io_u->offset;
1473                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1474
1475                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1476                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1477                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1478                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1479                                         io_u->xfer_buflen);
1480                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1481                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1482                                 do_scramble = 1;
1483                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1484                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1485                                 do_scramble = 0;
1486                         }
1487                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1488                         /*
1489                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1490                          * buffer is used for writes it is refilled.
1491                          */
1492                         io_u->buf_filled_len = 0;
1493                 }
1494         }
1495
1496         /*
1497          * Set io data pointers.
1498          */
1499         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1500         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1501
1502 out:
1503         assert(io_u->file);
1504         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1505                 if (!td->o.disable_slat)
1506                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1507                 if (do_scramble)
1508                         small_content_scramble(io_u);
1509                 return io_u;
1510         }
1511 err_put:
1512         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1513         put_io_u(td, io_u);
1514         return ERR_PTR(ret);
1515 }
1516
1517 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1518 {
1519         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1520
1521         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1522                 return;
1523
1524         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1525                 io_u->file ? " on file " : "",
1526                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1527                 strerror(io_u->error),
1528                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1529                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1530
1531         if (!td->error)
1532                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1533 }
1534
1535 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1536 {
1537         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1538                 && td->o.disable_bw;
1539 }
1540
1541 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1542                                   struct io_completion_data *icd,
1543                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1544 {
1545         unsigned long lusec = 0;
1546
1547         if (!gtod_reduce(td))
1548                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1549
1550         if (!td->o.disable_lat) {
1551                 unsigned long tusec;
1552
1553                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1554                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1555
1556                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1557                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1558
1559                         if (ops->io_u_lat)
1560                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1561                 }
1562
1563                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1564                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1565                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1566                         if (lat_target_failed(td))
1567                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1568                 }
1569         }
1570
1571         if (!td->o.disable_clat) {
1572                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1573                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1574         }
1575
1576         if (!td->o.disable_bw)
1577                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1578
1579         if (!gtod_reduce(td))
1580                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1581 }
1582
1583 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1584 {
1585         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1586
1587         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1588         bps = td->rate_bps[ddir];
1589         secs = bytes / bps;
1590         remainder = bytes % bps;
1591         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1592 }
1593
1594 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1595                          struct io_completion_data *icd)
1596 {
1597         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1598         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1599         struct fio_file *f = io_u->file;
1600
1601         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1602
1603         td_io_u_lock(td);
1604         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1605         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1606
1607         /*
1608          * Mark IO ok to verify
1609          */
1610         if (io_u->ipo) {
1611                 /*
1612                  * Remove errored entry from the verification list
1613                  */
1614                 if (io_u->error)
1615                         unlog_io_piece(td, io_u);
1616                 else {
1617                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1618                         write_barrier();
1619                 }
1620         }
1621
1622         td_io_u_unlock(td);
1623
1624         if (ddir_sync(ddir)) {
1625                 td->last_was_sync = 1;
1626                 if (f) {
1627                         f->first_write = -1ULL;
1628                         f->last_write = -1ULL;
1629                 }
1630                 return;
1631         }
1632
1633         td->last_was_sync = 0;
1634         td->last_ddir = ddir;
1635
1636         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1637                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1638                 const enum fio_ddir oddir = ddir ^ 1;
1639                 int ret;
1640
1641                 td->io_blocks[ddir]++;
1642                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1643                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1644
1645                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1646                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1647
1648                 if (ddir == DDIR_WRITE) {
1649                         if (f) {
1650                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1651                                     io_u->offset < f->first_write)
1652                                         f->first_write = io_u->offset;
1653                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1654                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1655                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1656                         }
1657                         if (td->last_write_comp) {
1658                                 int idx = td->last_write_idx++;
1659
1660                                 td->last_write_comp[idx] = io_u->offset;
1661                                 if (td->last_write_idx == td->o.iodepth)
1662                                         td->last_write_idx = 0;
1663                         }
1664                 }
1665
1666                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1667                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1668                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1669
1670                         if (__should_check_rate(td, ddir)) {
1671                                 td->rate_pending_usleep[ddir] =
1672                                         (usec_for_io(td, ddir) -
1673                                          utime_since_now(&td->start));
1674                         }
1675                         if (ddir != DDIR_TRIM &&
1676                             __should_check_rate(td, oddir)) {
1677                                 td->rate_pending_usleep[oddir] =
1678                                         (usec_for_io(td, oddir) -
1679                                          utime_since_now(&td->start));
1680                         }
1681                 }
1682
1683                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1684
1685                 if (io_u->end_io) {
1686                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1687                         io_u = *io_u_ptr;
1688                         if (ret && !icd->error)
1689                                 icd->error = ret;
1690                 }
1691         } else if (io_u->error) {
1692                 icd->error = io_u->error;
1693                 io_u_log_error(td, io_u);
1694         }
1695         if (icd->error) {
1696                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1697
1698                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1699                         return;
1700
1701                 /*
1702                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1703                  * and clear all the errors.
1704                  */
1705                 update_error_count(td, icd->error);
1706                 td_clear_error(td);
1707                 icd->error = 0;
1708                 if (io_u)
1709                         io_u->error = 0;
1710         }
1711 }
1712
1713 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1714                      int nr)
1715 {
1716         int ddir;
1717
1718         if (!gtod_reduce(td))
1719                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1720
1721         icd->nr = nr;
1722
1723         icd->error = 0;
1724         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1725                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1726 }
1727
1728 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1729                           struct io_completion_data *icd)
1730 {
1731         struct io_u *io_u;
1732         int i;
1733
1734         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1735                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1736
1737                 io_completed(td, &io_u, icd);
1738
1739                 if (io_u)
1740                         put_io_u(td, io_u);
1741         }
1742 }
1743
1744 /*
1745  * Complete a single io_u for the sync engines.
1746  */
1747 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1748                        uint64_t *bytes)
1749 {
1750         struct io_completion_data icd;
1751
1752         init_icd(td, &icd, 1);
1753         io_completed(td, &io_u, &icd);
1754
1755         if (io_u)
1756                 put_io_u(td, io_u);
1757
1758         if (icd.error) {
1759                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1760                 return -1;
1761         }
1762
1763         if (bytes) {
1764                 int ddir;
1765
1766                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1767                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1768         }
1769
1770         return 0;
1771 }
1772
1773 /*
1774  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1775  */
1776 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1777                          uint64_t *bytes)
1778 {
1779         struct io_completion_data icd;
1780         struct timespec *tvp = NULL;
1781         int ret;
1782         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1783
1784         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1785
1786         if (!min_evts)
1787                 tvp = &ts;
1788         else if (min_evts > td->cur_depth)
1789                 min_evts = td->cur_depth;
1790
1791         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1792         if (ret < 0) {
1793                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1794                 return ret;
1795         } else if (!ret)
1796                 return ret;
1797
1798         init_icd(td, &icd, ret);
1799         ios_completed(td, &icd);
1800         if (icd.error) {
1801                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1802                 return -1;
1803         }
1804
1805         if (bytes) {
1806                 int ddir;
1807
1808                 for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1809                         bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1810         }
1811
1812         return 0;
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1817  */
1818 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1819 {
1820         if (!td->o.disable_slat) {
1821                 unsigned long slat_time;
1822
1823                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1824                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1825                                 io_u->offset);
1826         }
1827 }
1828
1829 /*
1830  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1831  */
1832 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1833 {
1834         unsigned int v;
1835         unsigned long r;
1836
1837         if (!td->o.dedupe_percentage)
1838                 return &td->buf_state;
1839         else if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1840                 return &td->buf_state_prev;
1841
1842         r = __rand(&td->dedupe_state);
1843         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1844
1845         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1846                 return &td->buf_state_prev;
1847
1848         return &td->buf_state;
1849 }
1850
1851 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1852 {
1853         if (rs == &td->buf_state)
1854                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1855 }
1856
1857 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1858                     unsigned int max_bs)
1859 {
1860         if (td->o.buffer_pattern_bytes)
1861                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1862         else if (!td->o.zero_buffers) {
1863                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1864                 struct frand_state *rs;
1865                 unsigned int left = max_bs;
1866
1867                 do {
1868                         rs = get_buf_state(td);
1869
1870                         min_write = min(min_write, left);
1871
1872                         if (perc) {
1873                                 unsigned int seg = min_write;
1874
1875                                 seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1876                                 if (!seg)
1877                                         seg = min_write;
1878
1879                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc, seg,
1880                                                                 min_write);
1881                         } else
1882                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
1883
1884                         buf += min_write;
1885                         left -= min_write;
1886                         save_buf_state(td, rs);
1887                 } while (left);
1888         } else
1889                 memset(buf, 0, max_bs);
1890 }
1891
1892 /*
1893  * "randomly" fill the buffer contents
1894  */
1895 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1896                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1897 {
1898         io_u->buf_filled_len = 0;
1899         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1900 }