io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6
   7 #include "fio.h"
   8 #include "os.h"
   9
  10 /*
  11  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  12  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  13  */
  14 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  15                            unsigned long long block)
  16 {
  17         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  18         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  19
  20         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  21 }
  22
  23 /*
  24  * Mark a given offset as used in the map.
  25  */
  26 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  27                             struct io_u *io_u)
  28 {
  29         unsigned int min_bs = td->rw_min_bs;
  30         unsigned long long block;
  31         unsigned int blocks;
  32         unsigned int nr_blocks;
  33
  34         block = io_u->offset / (unsigned long long) min_bs;
  35         blocks = 0;
  36         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  37
  38         while (blocks < nr_blocks) {
  39                 unsigned int idx, bit;
  40
  41                 if (!random_map_free(td, f, block))
  42                         break;
  43
  44                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  45                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  46
  47                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  48
  49                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
  50                 block++;
  51                 blocks++;
  52         }
  53
  54         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  55                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  56 }
  57
  58 /*
  59  * Return the next free block in the map.
  60  */
  61 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  62                                unsigned long long *b)
  63 {
  64         int i;
  65
  66         i = f->last_free_lookup;
  67         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
  68         while ((*b) * td->rw_min_bs < f->real_file_size) {
  69                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
  70                         *b += ffz(f->file_map[i]);
  71                         f->last_free_lookup = i;
  72                         return 0;
  73                 }
  74
  75                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
  76                 i++;
  77         }
  78
  79         return 1;
  80 }
  81
  82 /*
  83  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
  84  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
  85  * the last io issued.
  86  */
  87 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  88                            struct io_u *io_u)
  89 {
  90         const int ddir = io_u->ddir;
  91         unsigned long long b, rb;
  92         long r;
  93
  94         if (!td->sequential) {
  95                 unsigned long long max_blocks = f->file_size / td->min_bs[ddir];
  96                 int loops = 5;
  97
  98                 do {
  99                         r = os_random_long(&td->random_state);
 100                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
 101                         if (td->norandommap)
 102                                 break;
 103                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs[ddir]);
 104                         loops--;
 105                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
 106
 107                 /*
 108                  * if we failed to retrieve a truly random offset within
 109                  * the loops assigned, see if there are free ones left at all
 110                  */
 111                 if (!loops && get_next_free_block(td, f, &b))
 112                         return 1;
 113         } else
 114                 b = f->last_pos / td->min_bs[ddir];
 115
 116         io_u->offset = (b * td->min_bs[ddir]) + f->file_offset;
 117         if (io_u->offset >= f->real_file_size)
 118                 return 1;
 119
 120         return 0;
 121 }
 122
 123 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 124                                     struct io_u *io_u)
 125 {
 126         const int ddir = io_u->ddir;
 127         unsigned int buflen;
 128         long r;
 129
 130         if (td->min_bs[ddir] == td->max_bs[ddir])
 131                 buflen = td->min_bs[ddir];
 132         else {
 133                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 134                 buflen = (unsigned int) (1 + (double) (td->max_bs[ddir] - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 135                 if (!td->bs_unaligned)
 136                         buflen = (buflen + td->min_bs[ddir] - 1) & ~(td->min_bs[ddir] - 1);
 137         }
 138
 139         while (buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
 140                 if (buflen == td->min_bs[ddir])
 141                         return 0;
 142
 143                 buflen = td->min_bs[ddir];
 144         }
 145
 146         return buflen;
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 151  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 152  * necessary.
 153  */
 154 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 155 {
 156         if (td_rw(td)) {
 157                 struct timeval now;
 158                 unsigned long elapsed;
 159
 160                 fio_gettime(&now, NULL);
 161                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 162
 163                 /*
 164                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 165                  */
 166                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 167                         unsigned int v;
 168                         long r;
 169
 170                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 171                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 172                         if (v < td->rwmixread)
 173                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 174                         else
 175                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 176                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 177                 }
 178                 return td->rwmix_ddir;
 179         } else if (td_read(td))
 180                 return DDIR_READ;
 181         else
 182                 return DDIR_WRITE;
 183 }
 184
 185 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 186 {
 187         io_u->file = NULL;
 188         list_del(&io_u->list);
 189         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 190         td->cur_depth--;
 191 }
 192
 193 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 194                      struct io_u *io_u)
 195 {
 196         /*
 197          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 198          */
 199         if (td->read_iolog)
 200                 return read_iolog_get(td, io_u);
 201
 202         /*
 203          * see if it's time to sync
 204          */
 205         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
 206             && should_fsync(td)) {
 207                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 208                 io_u->file = f;
 209                 return 0;
 210         }
 211
 212         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 213
 214         /*
 215          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 216          * position.
 217          */
 218         if (get_next_offset(td, f, io_u))
 219                 return 1;
 220
 221         io_u->buflen = get_next_buflen(td, f, io_u);
 222         if (!io_u->buflen)
 223                 return 1;
 224
 225         /*
 226          * mark entry before potentially trimming io_u
 227          */
 228         if (!td->read_iolog && !td->sequential && !td->norandommap)
 229                 mark_random_map(td, f, io_u);
 230
 231         /*
 232          * If using a write iolog, store this entry.
 233          */
 234         if (td->write_iolog_file)
 235                 write_iolog_put(td, io_u);
 236
 237         io_u->file = f;
 238         return 0;
 239 }
 240
 241 static void io_u_mark_depth(struct thread_data *td)
 242 {
 243         int index = 0;
 244
 245         switch (td->cur_depth) {
 246         default:
 247                 index++;
 248         case 32 ... 63:
 249                 index++;
 250         case 16 ... 31:
 251                 index++;
 252         case 8 ... 15:
 253                 index++;
 254         case 4 ... 7:
 255                 index++;
 256         case 2 ... 3:
 257                 index++;
 258         case 1:
 259                 break;
 260         }
 261
 262         td->io_u_map[index]++;
 263         td->total_io_u++;
 264 }
 265
 266 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 267 {
 268         struct io_u *io_u = NULL;
 269
 270         if (!queue_full(td)) {
 271                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 272
 273                 io_u->buflen = 0;
 274                 io_u->error = 0;
 275                 io_u->resid = 0;
 276                 list_del(&io_u->list);
 277                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 278                 td->cur_depth++;
 279                 io_u_mark_depth(td);
 280         }
 281
 282         return io_u;
 283 }
 284
 285 /*
 286  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 287  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 288  */
 289 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 290 {
 291         struct io_u *io_u;
 292
 293         io_u = __get_io_u(td);
 294         if (!io_u)
 295                 return NULL;
 296
 297         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 298                 td->zone_bytes = 0;
 299                 f->last_pos += td->zone_skip;
 300         }
 301
 302         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 303                 put_io_u(td, io_u);
 304                 return NULL;
 305         }
 306
 307         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
 308                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 309                         put_io_u(td, io_u);
 310                         return NULL;
 311                 }
 312
 313                 io_u->buflen = f->real_file_size - io_u->offset;
 314         }
 315
 316         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 317                 if (!io_u->buflen) {
 318                         put_io_u(td, io_u);
 319                         return NULL;
 320                 }
 321
 322                 f->last_pos += io_u->buflen;
 323
 324                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
 325                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 326         }
 327
 328         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 329                 put_io_u(td, io_u);
 330                 return NULL;
 331         }
 332
 333         /*
 334          * Set io data pointers.
 335          */
 336         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 337         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 338
 339         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 340         return io_u;
 341 }
 342
 343 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 344                   struct io_completion_data *icd)
 345 {
 346         unsigned long msec;
 347
 348         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 349                 td->last_was_sync = 1;
 350                 return;
 351         }
 352
 353         td->last_was_sync = 0;
 354
 355         if (!io_u->error) {
 356                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 357                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 358
 359                 td->io_blocks[idx]++;
 360                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 361                 td->zone_bytes += bytes;
 362                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 363
 364                 io_u->file->last_completed_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 365
 366                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 367
 368                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 369                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 370
 371                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 372                         log_io_piece(td, io_u);
 373
 374                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 375         } else
 376                 icd->error = io_u->error;
 377 }
 378
 379 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
 380 {
 381         struct io_u *io_u;
 382         int i;
 383
 384         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 385
 386         icd->error = 0;
 387         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 388
 389         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 390                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 391
 392                 io_completed(td, io_u, icd);
 393                 put_io_u(td, io_u);
 394         }
 395 }