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;
  47         unsigned int nr_blocks;
  48
  49         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  50         blocks = 0;
  51         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  52
  53         while (blocks < nr_blocks) {
  54                 unsigned int idx, bit;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  61                         break;
  62
  63                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  64                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  65
  66                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  67
  68                 f->file_map[idx] |= (1 << bit);
  69                 block++;
  70                 blocks++;
  71         }
  72
  73         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  74                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  75 }
  76
  77 static inline unsigned long long last_block(struct thread_data *td,
  78                                             struct fio_file *f,
  79                                             enum fio_ddir ddir)
  80 {
  81         unsigned long long max_blocks;
  82         unsigned long long max_size;
  83
  84         /*
  85          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  86          */
  87         max_size = f->io_size;
  88         if (max_size > f->real_file_size)
  89                 max_size = f->real_file_size;
  90
  91         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
  92         if (!max_blocks)
  93                 return 0;
  94
  95         return max_blocks;
  96 }
  97
  98 /*
  99  * Return the next free block in the map.
 100  */
 101 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 102                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 103 {
 104         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 105         int i;
 106
 107         i = f->last_free_lookup;
 108         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 109         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 110                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 111                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 112                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 113                                 break;
 114                         f->last_free_lookup = i;
 115                         return 0;
 116                 }
 117
 118                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 119                 i++;
 120         }
 121
 122         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 123         return 1;
 124 }
 125
 126 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 127                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 128 {
 129         unsigned long long r;
 130         int loops = 5;
 131
 132         do {
 133                 r = os_random_long(&td->random_state);
 134                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 135                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 136                         * (r / ((unsigned long long) RAND_MAX + 1.0));
 137
 138                 /*
 139                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 140                  */
 141                 if (!file_randommap(td, f))
 142                         return 0;
 143
 144                 /*
 145                  * calculate map offset and check if it's free
 146                  */
 147                 if (random_map_free(f, *b))
 148                         return 0;
 149
 150                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 151                                                                         *b);
 152         } while (--loops);
 153
 154         /*
 155          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 156          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 157          * block from there.
 158          */
 159         loops = 10;
 160         do {
 161                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) * (r / (RAND_MAX+1.0));
 162                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 163                         return 0;
 164
 165                 r = os_random_long(&td->random_state);
 166         } while (--loops);
 167
 168         /*
 169          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 170          */
 171         f->last_free_lookup = 0;
 172         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 173 }
 174
 175 /*
 176  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 177  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 178  * the last io issued.
 179  */
 180 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 181 {
 182         struct fio_file *f = io_u->file;
 183         unsigned long long b;
 184         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 185
 186         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 187                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 188
 189                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 190                         return 1;
 191         } else {
 192                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 193                         if (!td_random(td) ||
 194                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 195                                 return 1;
 196                 } else
 197                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 198         }
 199
 200         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 201         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 202                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 203                                         io_u->offset, f->io_size);
 204                 return 1;
 205         }
 206
 207         io_u->offset += f->file_offset;
 208         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 209                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 210                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 211                 return 1;
 212         }
 213
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 218 {
 219         const int ddir = io_u->ddir;
 220         unsigned int buflen = buflen; /* silence dumb gcc warning */
 221         long r;
 222
 223         if (td->o.min_bs[ddir] == td->o.max_bs[ddir])
 224                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 225         else {
 226                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 227                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 228                         buflen = (unsigned int)
 229                                         (1 + (double) (td->o.max_bs[ddir] - 1)
 230                                         * r / (RAND_MAX + 1.0));
 231                 } else {
 232                         long perc = 0;
 233                         unsigned int i;
 234
 235                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 236                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 237
 238                                 buflen = bsp->bs;
 239                                 perc += bsp->perc;
 240                                 if (r <= ((LONG_MAX / 100L) * perc))
 241                                         break;
 242                         }
 243                 }
 244                 if (!td->o.bs_unaligned) {
 245                         buflen = (buflen + td->o.min_bs[ddir] - 1)
 246                                         & ~(td->o.min_bs[ddir] - 1);
 247                 }
 248         }
 249
 250         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 251                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 252                                                 td->o.min_bs[ddir], ddir);
 253                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 254         }
 255
 256         return buflen;
 257 }
 258
 259 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 260 {
 261         unsigned int diff;
 262
 263         /*
 264          * we do time or byte based switch. this is needed because
 265          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 266          * whereas reads do not.
 267          */
 268         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 269         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 270 }
 271
 272 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 273 {
 274         unsigned int v;
 275         long r;
 276
 277         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 278         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 279         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 280                 return DDIR_READ;
 281
 282         return DDIR_WRITE;
 283 }
 284
 285 /*
 286  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 287  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 288  * necessary.
 289  */
 290 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 291 {
 292         if (td_rw(td)) {
 293                 /*
 294                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 295                  */
 296                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 297                         unsigned long long max_bytes;
 298                         enum fio_ddir ddir;
 299
 300                         /*
 301                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 302                          * one data direction, to avoid overflowing the
 303                          * ranges too much
 304                          */
 305                         ddir = get_rand_ddir(td);
 306                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 307                         if (max_bytes >=
 308                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 309                                 if (!td->rw_end_set[ddir])
 310                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 311
 312                                 ddir ^= 1;
 313                         }
 314
 315                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 316                                 set_rwmix_bytes(td);
 317
 318                         td->rwmix_ddir = ddir;
 319                 }
 320                 return td->rwmix_ddir;
 321         } else if (td_read(td))
 322                 return DDIR_READ;
 323         else
 324                 return DDIR_WRITE;
 325 }
 326
 327 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 328 {
 329         int ret = put_file(td, f);
 330
 331         if (ret)
 332                 td_verror(td, ret, "file close");
 333 }
 334
 335 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 336 {
 337         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 338         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 339
 340         if (io_u->file)
 341                 put_file_log(td, io_u->file);
 342
 343         io_u->file = NULL;
 344         list_del(&io_u->list);
 345         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 346         td->cur_depth--;
 347 }
 348
 349 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 350 {
 351         struct io_u *__io_u = *io_u;
 352
 353         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 354
 355         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 356         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 357                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 358
 359         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 360
 361         list_del(&__io_u->list);
 362         list_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 363         td->cur_depth--;
 364         *io_u = NULL;
 365 }
 366
 367 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 368 {
 369         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 370                 goto out;
 371
 372         /*
 373          * see if it's time to sync
 374          */
 375         if (td->o.fsync_blocks &&
 376            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 377              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 378                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 379                 goto out;
 380         }
 381
 382         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 383
 384         /*
 385          * See if it's time to switch to a new zone
 386          */
 387         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 388                 td->zone_bytes = 0;
 389                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 390                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 391         }
 392
 393         /*
 394          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 395          * position.
 396          */
 397         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 398                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 399                 return 1;
 400         }
 401
 402         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 403         if (!io_u->buflen) {
 404                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 405                 return 1;
 406         }
 407
 408         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 409                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 410                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 411                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 412                 return 1;
 413         }
 414
 415         /*
 416          * mark entry before potentially trimming io_u
 417          */
 418         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 419                 mark_random_map(td, io_u);
 420
 421         /*
 422          * If using a write iolog, store this entry.
 423          */
 424 out:
 425         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 426         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 427         log_io_u(td, io_u);
 428         return 0;
 429 }
 430
 431 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 432 {
 433         int index = 0;
 434
 435         switch (nr) {
 436         default:
 437                 index = 6;
 438                 break;
 439         case 33 ... 64:
 440                 index = 5;
 441                 break;
 442         case 17 ... 32:
 443                 index = 4;
 444                 break;
 445         case 9 ... 16:
 446                 index = 3;
 447                 break;
 448         case 5 ... 8:
 449                 index = 2;
 450                 break;
 451         case 1 ... 4:
 452                 index = 1;
 453         case 0:
 454                 break;
 455         }
 456
 457         map[index]++;
 458 }
 459
 460 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 461 {
 462         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 463         td->ts.total_submit++;
 464 }
 465
 466 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 467 {
 468         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 469         td->ts.total_complete++;
 470 }
 471
 472 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 473 {
 474         int index = 0;
 475
 476         switch (td->cur_depth) {
 477         default:
 478                 index = 6;
 479                 break;
 480         case 32 ... 63:
 481                 index = 5;
 482                 break;
 483         case 16 ... 31:
 484                 index = 4;
 485                 break;
 486         case 8 ... 15:
 487                 index = 3;
 488                 break;
 489         case 4 ... 7:
 490                 index = 2;
 491                 break;
 492         case 2 ... 3:
 493                 index = 1;
 494         case 1:
 495                 break;
 496         }
 497
 498         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 499 }
 500
 501 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 502 {
 503         int index = 0;
 504
 505         assert(usec < 1000);
 506
 507         switch (usec) {
 508         case 750 ... 999:
 509                 index = 9;
 510                 break;
 511         case 500 ... 749:
 512                 index = 8;
 513                 break;
 514         case 250 ... 499:
 515                 index = 7;
 516                 break;
 517         case 100 ... 249:
 518                 index = 6;
 519                 break;
 520         case 50 ... 99:
 521                 index = 5;
 522                 break;
 523         case 20 ... 49:
 524                 index = 4;
 525                 break;
 526         case 10 ... 19:
 527                 index = 3;
 528                 break;
 529         case 4 ... 9:
 530                 index = 2;
 531                 break;
 532         case 2 ... 3:
 533                 index = 1;
 534         case 0 ... 1:
 535                 break;
 536         }
 537
 538         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 539         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 540 }
 541
 542 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 543 {
 544         int index = 0;
 545
 546         switch (msec) {
 547         default:
 548                 index = 11;
 549                 break;
 550         case 1000 ... 1999:
 551                 index = 10;
 552                 break;
 553         case 750 ... 999:
 554                 index = 9;
 555                 break;
 556         case 500 ... 749:
 557                 index = 8;
 558                 break;
 559         case 250 ... 499:
 560                 index = 7;
 561                 break;
 562         case 100 ... 249:
 563                 index = 6;
 564                 break;
 565         case 50 ... 99:
 566                 index = 5;
 567                 break;
 568         case 20 ... 49:
 569                 index = 4;
 570                 break;
 571         case 10 ... 19:
 572                 index = 3;
 573                 break;
 574         case 4 ... 9:
 575                 index = 2;
 576                 break;
 577         case 2 ... 3:
 578                 index = 1;
 579         case 0 ... 1:
 580                 break;
 581         }
 582
 583         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 584         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 585 }
 586
 587 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 588 {
 589         if (usec < 1000)
 590                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 591         else
 592                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 593 }
 594
 595 /*
 596  * Get next file to service by choosing one at random
 597  */
 598 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 599                                            int badf)
 600 {
 601         struct fio_file *f;
 602         int fno;
 603
 604         do {
 605                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 606
 607                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 608                         * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 609                 f = td->files[fno];
 610                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 611                         continue;
 612
 613                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 614                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 615                         return f;
 616                 }
 617         } while (1);
 618 }
 619
 620 /*
 621  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 622  */
 623 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 624                                          int badf)
 625 {
 626         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 627         struct fio_file *f;
 628
 629         do {
 630                 f = td->files[td->next_file];
 631
 632                 td->next_file++;
 633                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 634                         td->next_file = 0;
 635
 636                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 637                         f = NULL;
 638                         continue;
 639                 }
 640
 641                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 642                         break;
 643
 644                 f = NULL;
 645         } while (td->next_file != old_next_file);
 646
 647         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 648         return f;
 649 }
 650
 651 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 652 {
 653         struct fio_file *f;
 654
 655         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 656
 657         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 658                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 659                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 660                                                   td->nr_done_files,
 661                                                   td->o.nr_files);
 662                 return NULL;
 663         }
 664
 665         f = td->file_service_file;
 666         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && td->file_service_left--)
 667                 goto out;
 668
 669         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 670                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 671         else
 672                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 673
 674         td->file_service_file = f;
 675         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 676 out:
 677         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 678         return f;
 679 }
 680
 681 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 682 {
 683         struct fio_file *f;
 684
 685         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 686                 return NULL;
 687
 688         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 689                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 690         else
 691                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 692
 693         return f;
 694 }
 695
 696 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 697 {
 698         struct fio_file *f;
 699
 700         do {
 701                 f = get_next_file(td);
 702                 if (!f)
 703                         return 1;
 704
 705 set_file:
 706                 io_u->file = f;
 707                 get_file(f);
 708
 709                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 710                         break;
 711
 712                 /*
 713                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 714                  * way we preserve queueing etc.
 715                  */
 716                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 717                         put_file_log(td, f);
 718                         fio_file_reset(f);
 719                         goto set_file;
 720                 }
 721
 722                 /*
 723                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 724                  * do that here.
 725                  */
 726                 io_u->file = NULL;
 727                 td_io_close_file(td, f);
 728                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 729                 td->nr_done_files++;
 730
 731                 /*
 732                  * probably not the right place to do this, but see
 733                  * if we need to open a new file
 734                  */
 735                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 736                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 737                         f = find_next_new_file(td);
 738
 739                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 740                                 return 1;
 741
 742                         goto set_file;
 743                 }
 744         } while (1);
 745
 746         return 0;
 747 }
 748
 749
 750 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 751 {
 752         struct io_u *io_u = NULL;
 753
 754         if (!list_empty(&td->io_u_requeues))
 755                 io_u = list_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 756         else if (!queue_full(td)) {
 757                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 758
 759                 io_u->buflen = 0;
 760                 io_u->resid = 0;
 761                 io_u->file = NULL;
 762                 io_u->end_io = NULL;
 763         }
 764
 765         if (io_u) {
 766                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 767                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 768
 769                 io_u->error = 0;
 770                 list_del(&io_u->list);
 771                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 772                 td->cur_depth++;
 773         }
 774
 775         return io_u;
 776 }
 777
 778 /*
 779  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 780  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 781  */
 782 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 783 {
 784         struct fio_file *f;
 785         struct io_u *io_u;
 786
 787         io_u = __get_io_u(td);
 788         if (!io_u) {
 789                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 790                 return NULL;
 791         }
 792
 793         /*
 794          * from a requeue, io_u already setup
 795          */
 796         if (io_u->file)
 797                 goto out;
 798
 799         /*
 800          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 801          */
 802         if (td->o.read_iolog_file) {
 803                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 804                         goto err_put;
 805         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 806                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 807                 goto err_put;
 808         }
 809
 810         f = io_u->file;
 811         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 812
 813         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 814                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 815                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 816                         goto err_put;
 817                 }
 818
 819                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 820
 821                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 822                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 823                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 824                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 825         }
 826
 827         /*
 828          * Set io data pointers.
 829          */
 830         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 831         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 832         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 833
 834 out:
 835         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 836                 fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 837                 return io_u;
 838         }
 839 err_put:
 840         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 841         put_io_u(td, io_u);
 842         return NULL;
 843 }
 844
 845 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 846 {
 847         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 848
 849         log_err("fio: io_u error");
 850
 851         if (io_u->file)
 852                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 853
 854         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 855
 856         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 857                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 858
 859         if (!td->error)
 860                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 861 }
 862
 863 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 864                          struct io_completion_data *icd)
 865 {
 866         unsigned long usec;
 867
 868         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 869
 870         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 871         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 872
 873         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 874                 td->last_was_sync = 1;
 875                 return;
 876         }
 877
 878         td->last_was_sync = 0;
 879
 880         if (!io_u->error) {
 881                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 882                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 883                 int ret;
 884
 885                 td->io_blocks[idx]++;
 886                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 887                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 888
 889                 usec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 890
 891                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 892                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 893                 io_u_mark_latency(td, usec);
 894
 895                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 896                     td->o.do_verify &&
 897                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 898                         log_io_piece(td, io_u);
 899
 900                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 901
 902                 if (io_u->end_io) {
 903                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 904                         if (ret && !icd->error)
 905                                 icd->error = ret;
 906                 }
 907         } else {
 908                 icd->error = io_u->error;
 909                 io_u_log_error(td, io_u);
 910         }
 911 }
 912
 913 static void init_icd(struct io_completion_data *icd, int nr)
 914 {
 915         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 916
 917         icd->nr = nr;
 918
 919         icd->error = 0;
 920         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 921 }
 922
 923 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 924                           struct io_completion_data *icd)
 925 {
 926         struct io_u *io_u;
 927         int i;
 928
 929         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 930                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 931
 932                 io_completed(td, io_u, icd);
 933                 put_io_u(td, io_u);
 934         }
 935 }
 936
 937 /*
 938  * Complete a single io_u for the sync engines.
 939  */
 940 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 941 {
 942         struct io_completion_data icd;
 943
 944         init_icd(&icd, 1);
 945         io_completed(td, io_u, &icd);
 946         put_io_u(td, io_u);
 947
 948         if (!icd.error)
 949                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 950
 951         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 952         return -1;
 953 }
 954
 955 /*
 956  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 957  */
 958 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events)
 959 {
 960         struct io_completion_data icd;
 961         struct timespec *tvp = NULL;
 962         int ret;
 963         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 964
 965         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_events);
 966
 967         if (!min_events)
 968                 tvp = &ts;
 969
 970         ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, tvp);
 971         if (ret < 0) {
 972                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
 973                 return ret;
 974         } else if (!ret)
 975                 return ret;
 976
 977         init_icd(&icd, ret);
 978         ios_completed(td, &icd);
 979         if (!icd.error)
 980                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 981
 982         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
 983         return -1;
 984 }
 985
 986 /*
 987  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
 988  */
 989 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 990 {
 991         unsigned long slat_time;
 992
 993         slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
 994         add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
 995 }
 996
 997 /*
 998  * "randomly" fill the buffer contents
 999  */
1000 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1001                       unsigned int max_bs)
1002 {
1003         long *ptr = io_u->buf;
1004
1005         if (!td->o.zero_buffers) {
1006                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1007                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1008                         ptr++;
1009                 }
1010         } else
1011                 memset(ptr, 0, max_bs);
1012 }
1013
1014 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1015 void io_u_set_timeout(struct thread_data *td)
1016 {
1017         assert(td->cur_depth);
1018
1019         td->timer.it_interval.tv_sec = 0;
1020         td->timer.it_interval.tv_usec = 0;
1021         td->timer.it_value.tv_sec = IO_U_TIMEOUT + IO_U_TIMEOUT_INC;
1022         td->timer.it_value.tv_usec = 0;
1023         setitimer(ITIMER_REAL, &td->timer, NULL);
1024         fio_gettime(&td->timeout_end, NULL);
1025 }
1026
1027 static void io_u_dump(struct io_u *io_u)
1028 {
1029         unsigned long t_start = mtime_since_now(&io_u->start_time);
1030         unsigned long t_issue = mtime_since_now(&io_u->issue_time);
1031
1032         log_err("io_u=%p, t_start=%lu, t_issue=%lu\n", io_u, t_start, t_issue);
1033         log_err("  buf=%p/%p, len=%lu/%lu, offset=%llu\n", io_u->buf,
1034                                                 io_u->xfer_buf, io_u->buflen,
1035                                                 io_u->xfer_buflen,
1036                                                 io_u->offset);
1037         log_err("  ddir=%d, fname=%s\n", io_u->ddir, io_u->file->file_name);
1038 }
1039 #else
1040 void io_u_set_timeout(struct thread_data fio_unused *td)
1041 {
1042 }
1043 #endif
1044
1045 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1046 static void io_u_timeout_handler(int fio_unused sig)
1047 {
1048         struct thread_data *td, *__td;
1049         pid_t pid = getpid();
1050         struct list_head *entry;
1051         struct io_u *io_u;
1052         int i;
1053
1054         log_err("fio: io_u timeout\n");
1055
1056         /*
1057          * TLS would be nice...
1058          */
1059         td = NULL;
1060         for_each_td(__td, i) {
1061                 if (__td->pid == pid) {
1062                         td = __td;
1063                         break;
1064                 }
1065         }
1066
1067         if (!td) {
1068                 log_err("fio: io_u timeout, can't find job\n");
1069                 exit(1);
1070         }
1071
1072         if (!td->cur_depth) {
1073                 log_err("fio: timeout without pending work?\n");
1074                 return;
1075         }
1076
1077         log_err("fio: io_u timeout: job=%s, pid=%d\n", td->o.name, td->pid);
1078
1079         list_for_each(entry, &td->io_u_busylist) {
1080                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
1081
1082                 io_u_dump(io_u);
1083         }
1084
1085         td_verror(td, ETIMEDOUT, "io_u timeout");
1086         exit(1);
1087 }
1088 #endif
1089
1090 void io_u_init_timeout(void)
1091 {
1092 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1093         signal(SIGALRM, io_u_timeout_handler);
1094 #endif
1095 }