io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13
  14 struct io_completion_data {
  15         int nr;                         /* input */
  16
  17         int error;                      /* output */
  18         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  19         struct timeval time;            /* output */
  20 };
  21
  22 /*
  23  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  24  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  25  */
  26 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  27 {
  28         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  29         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  30
  31         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  32
  33         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  34 }
  35
  36 /*
  37  * Mark a given offset as used in the map.
  38  */
  39 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  40 {
  41         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  42         struct fio_file *f = io_u->file;
  43         unsigned long long block;
  44         unsigned int blocks, nr_blocks;
  45         int busy_check;
  46
  47         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  48         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  49         blocks = 0;
  50         busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
  51
  52         while (nr_blocks) {
  53                 unsigned int idx, bit;
  54                 unsigned long mask, this_blocks;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if (!busy_check) {
  61                         blocks = nr_blocks;
  62                         break;
  63                 }
  64                 if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  65                         break;
  66
  67                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  68                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  69
  70                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  71
  72                 this_blocks = nr_blocks;
  73                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  74                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  75
  76                 do {
  77                         if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  78                                 mask = -1UL;
  79                         else
  80                                 mask = ((1UL << this_blocks) - 1) << bit;
  81
  82                         if (!(f->file_map[idx] & mask))
  83                                 break;
  84
  85                         this_blocks--;
  86                 } while (this_blocks);
  87
  88                 if (!this_blocks)
  89                         break;
  90
  91                 f->file_map[idx] |= mask;
  92                 nr_blocks -= this_blocks;
  93                 blocks += this_blocks;
  94                 block += this_blocks;
  95         }
  96
  97         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  98                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  99 }
 100
 101 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 102                                      enum fio_ddir ddir)
 103 {
 104         unsigned long long max_blocks;
 105         unsigned long long max_size;
 106
 107         assert(ddir_rw(ddir));
 108
 109         /*
 110          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
 111          */
 112         max_size = f->io_size;
 113         if (max_size > f->real_file_size)
 114                 max_size = f->real_file_size;
 115
 116         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
 117         if (!max_blocks)
 118                 return 0;
 119
 120         return max_blocks;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Return the next free block in the map.
 125  */
 126 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 127                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 128 {
 129         unsigned long long block, min_bs = td->o.rw_min_bs, lastb;
 130         int i;
 131
 132         lastb = last_block(td, f, ddir);
 133         if (!lastb)
 134                 return 1;
 135
 136         i = f->last_free_lookup;
 137         block = i * BLOCKS_PER_MAP;
 138         while (block * min_bs < f->real_file_size &&
 139                 block * min_bs < f->io_size) {
 140                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
 141                         block += ffz(f->file_map[i]);
 142                         if (block > lastb)
 143                                 break;
 144                         f->last_free_lookup = i;
 145                         *b = block;
 146                         return 0;
 147                 }
 148
 149                 block += BLOCKS_PER_MAP;
 150                 i++;
 151         }
 152
 153         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 154         return 1;
 155 }
 156
 157 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 158                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 159 {
 160         unsigned long long r, lastb;
 161         int loops = 5;
 162
 163         lastb = last_block(td, f, ddir);
 164         if (!lastb)
 165                 return 1;
 166
 167         if (f->failed_rands >= 200)
 168                 goto ffz;
 169
 170         do {
 171                 if (td->o.use_os_rand) {
 172                         r = os_random_long(&td->random_state);
 173                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 174                 } else {
 175                         r = __rand(&td->__random_state);
 176                         *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) FRAND_MAX + 1.0));
 177                 }
 178
 179                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 180
 181
 182                 /*
 183                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 184                  */
 185                 if (!file_randommap(td, f))
 186                         goto ret_good;
 187
 188                 /*
 189                  * calculate map offset and check if it's free
 190                  */
 191                 if (random_map_free(f, *b))
 192                         goto ret_good;
 193
 194                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 195                                                                         *b);
 196         } while (--loops);
 197
 198         if (!f->failed_rands++)
 199                 f->last_free_lookup = 0;
 200
 201         /*
 202          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 203          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 204          * block from there.
 205          */
 206         loops = 10;
 207         do {
 208                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
 209                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
 210                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 211                         goto ret;
 212
 213                 if (td->o.use_os_rand)
 214                         r = os_random_long(&td->random_state);
 215                 else
 216                         r = __rand(&td->__random_state);
 217         } while (--loops);
 218
 219         /*
 220          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 221          */
 222         f->last_free_lookup = 0;
 223 ffz:
 224         if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 225                 return 0;
 226         f->last_free_lookup = 0;
 227         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 228 ret_good:
 229         f->failed_rands = 0;
 230 ret:
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 235                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 236 {
 237         if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
 238                 dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 239                                 f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
 240                 return 1;
 241         }
 242
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 247                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 248 {
 249         assert(ddir_rw(ddir));
 250
 251         if (f->last_pos < f->real_file_size) {
 252                 *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 253                 return 0;
 254         }
 255
 256         return 1;
 257 }
 258
 259 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 260                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
 261 {
 262         struct fio_file *f = io_u->file;
 263         int ret;
 264
 265         assert(ddir_rw(ddir));
 266
 267         if (rw_seq) {
 268                 if (td_random(td))
 269                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 270                 else
 271                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 272         } else {
 273                 io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
 274
 275                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 276                         ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
 277                         if (ret)
 278                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
 279                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 280                         if (f->last_start != -1ULL)
 281                                 *b = (f->last_start - f->file_offset)
 282                                         / td->o.min_bs[ddir];
 283                         else
 284                                 *b = 0;
 285                         ret = 0;
 286                 } else {
 287                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 288                         ret = 1;
 289                 }
 290         }
 291
 292         return ret;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 297  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 298  * the last io issued.
 299  */
 300 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 301 {
 302         struct fio_file *f = io_u->file;
 303         unsigned long long b;
 304         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 305         int rw_seq_hit = 0;
 306
 307         assert(ddir_rw(ddir));
 308
 309         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 310                 rw_seq_hit = 1;
 311                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 312         }
 313
 314         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b))
 315                 return 1;
 316
 317         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 318         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 319                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 320                                         io_u->offset, f->io_size);
 321                 return 1;
 322         }
 323
 324         io_u->offset += f->file_offset;
 325         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 326                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 327                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 328                 return 1;
 329         }
 330
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 335 {
 336         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 337
 338         if (ops->fill_io_u_off)
 339                 return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
 340
 341         return __get_next_offset(td, io_u);
 342 }
 343
 344 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 345 {
 346         const int ddir = io_u->ddir;
 347         unsigned int uninitialized_var(buflen);
 348         unsigned int minbs, maxbs;
 349         long r;
 350
 351         assert(ddir_rw(ddir));
 352
 353         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 354         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 355
 356         if (minbs == maxbs)
 357                 buflen = minbs;
 358         else {
 359                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 360                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 361                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 362                                         (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 363                         if (buflen < minbs)
 364                                 buflen = minbs;
 365                 } else {
 366                         long perc = 0;
 367                         unsigned int i;
 368
 369                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 370                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 371
 372                                 buflen = bsp->bs;
 373                                 perc += bsp->perc;
 374                                 if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
 375                                         break;
 376                         }
 377                 }
 378                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 379                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 380         }
 381
 382         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 383                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 384                                                 minbs, ddir);
 385                 buflen = minbs;
 386         }
 387
 388         return buflen;
 389 }
 390
 391 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 392 {
 393         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 394
 395         if (ops->fill_io_u_size)
 396                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 397
 398         return __get_next_buflen(td, io_u);
 399 }
 400
 401 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 402 {
 403         unsigned int diff;
 404
 405         /*
 406          * we do time or byte based switch. this is needed because
 407          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 408          * whereas reads do not.
 409          */
 410         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 411         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 412 }
 413
 414 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 415 {
 416         unsigned int v;
 417         long r;
 418
 419         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 420         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 421         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 422                 return DDIR_READ;
 423
 424         return DDIR_WRITE;
 425 }
 426
 427 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 428 {
 429         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 430         struct timeval t;
 431         long usec;
 432
 433         assert(ddir_rw(ddir));
 434
 435         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 436                 return ddir;
 437
 438         /*
 439          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 440          * should switch.
 441          */
 442         if (td_rw(td)) {
 443                 /*
 444                  * Other direction does not have too much pending, switch
 445                  */
 446                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 447                         return odir;
 448
 449                 /*
 450                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 451                  * and deduct from both.
 452                  */
 453                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 454                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 455                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 456                 } else {
 457                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 458                         ddir = odir;
 459                 }
 460         } else
 461                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 462
 463         fio_gettime(&t, NULL);
 464         usec_sleep(td, usec);
 465         usec = utime_since_now(&t);
 466
 467         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 468
 469         odir = ddir ^ 1;
 470         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 471                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 472
 473         return ddir;
 474 }
 475
 476 /*
 477  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 478  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 479  * necessary.
 480  */
 481 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 482 {
 483         enum fio_ddir ddir;
 484
 485         /*
 486          * see if it's time to fsync
 487          */
 488         if (td->o.fsync_blocks &&
 489            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 490              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 491                 return DDIR_SYNC;
 492
 493         /*
 494          * see if it's time to fdatasync
 495          */
 496         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 497            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 498              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 499                 return DDIR_DATASYNC;
 500
 501         /*
 502          * see if it's time to sync_file_range
 503          */
 504         if (td->sync_file_range_nr &&
 505            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 506              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 507                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 508
 509         if (td_rw(td)) {
 510                 /*
 511                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 512                  */
 513                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 514                         /*
 515                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 516                          * one data direction, to avoid overflowing the
 517                          * ranges too much
 518                          */
 519                         ddir = get_rand_ddir(td);
 520
 521                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 522                                 set_rwmix_bytes(td);
 523
 524                         td->rwmix_ddir = ddir;
 525                 }
 526                 ddir = td->rwmix_ddir;
 527         } else if (td_read(td))
 528                 ddir = DDIR_READ;
 529         else
 530                 ddir = DDIR_WRITE;
 531
 532         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 533         return td->rwmix_ddir;
 534 }
 535
 536 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 537 {
 538         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 539
 540         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 541             td->o.barrier_blocks &&
 542            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 543              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 544                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 545 }
 546
 547 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 548 {
 549         int ret = put_file(td, f);
 550
 551         if (ret)
 552                 td_verror(td, ret, "file close");
 553 }
 554
 555 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 556 {
 557         td_io_u_lock(td);
 558
 559         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 560         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 561
 562         if (io_u->file)
 563                 put_file_log(td, io_u->file);
 564
 565         io_u->file = NULL;
 566         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 567                 td->cur_depth--;
 568         flist_del_init(&io_u->list);
 569         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 570         td_io_u_unlock(td);
 571         td_io_u_free_notify(td);
 572 }
 573
 574 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 575 {
 576         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 577         put_io_u(td, io_u);
 578 }
 579
 580 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 581 {
 582         struct io_u *__io_u = *io_u;
 583
 584         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 585
 586         td_io_u_lock(td);
 587
 588         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 589         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
 590                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 591
 592         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 593         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 594                 td->cur_depth--;
 595         flist_del(&__io_u->list);
 596         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 597         td_io_u_unlock(td);
 598         *io_u = NULL;
 599 }
 600
 601 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 602 {
 603         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 604                 goto out;
 605
 606         set_rw_ddir(td, io_u);
 607
 608         /*
 609          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 610          */
 611         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 612                 goto out;
 613
 614         /*
 615          * See if it's time to switch to a new zone
 616          */
 617         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 618                 td->zone_bytes = 0;
 619                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 620                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 621         }
 622
 623         /*
 624          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 625          * position.
 626          */
 627         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 628                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 629                 return 1;
 630         }
 631
 632         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 633         if (!io_u->buflen) {
 634                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 635                 return 1;
 636         }
 637
 638         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 639                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 640                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 641                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 642                 return 1;
 643         }
 644
 645         /*
 646          * mark entry before potentially trimming io_u
 647          */
 648         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 649                 mark_random_map(td, io_u);
 650
 651         /*
 652          * If using a write iolog, store this entry.
 653          */
 654 out:
 655         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 656         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 657         log_io_u(td, io_u);
 658         return 0;
 659 }
 660
 661 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 662 {
 663         int idx = 0;
 664
 665         switch (nr) {
 666         default:
 667                 idx = 6;
 668                 break;
 669         case 33 ... 64:
 670                 idx = 5;
 671                 break;
 672         case 17 ... 32:
 673                 idx = 4;
 674                 break;
 675         case 9 ... 16:
 676                 idx = 3;
 677                 break;
 678         case 5 ... 8:
 679                 idx = 2;
 680                 break;
 681         case 1 ... 4:
 682                 idx = 1;
 683         case 0:
 684                 break;
 685         }
 686
 687         map[idx]++;
 688 }
 689
 690 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 691 {
 692         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 693         td->ts.total_submit++;
 694 }
 695
 696 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 697 {
 698         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 699         td->ts.total_complete++;
 700 }
 701
 702 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 703 {
 704         int idx = 0;
 705
 706         switch (td->cur_depth) {
 707         default:
 708                 idx = 6;
 709                 break;
 710         case 32 ... 63:
 711                 idx = 5;
 712                 break;
 713         case 16 ... 31:
 714                 idx = 4;
 715                 break;
 716         case 8 ... 15:
 717                 idx = 3;
 718                 break;
 719         case 4 ... 7:
 720                 idx = 2;
 721                 break;
 722         case 2 ... 3:
 723                 idx = 1;
 724         case 1:
 725                 break;
 726         }
 727
 728         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 729 }
 730
 731 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 732 {
 733         int idx = 0;
 734
 735         assert(usec < 1000);
 736
 737         switch (usec) {
 738         case 750 ... 999:
 739                 idx = 9;
 740                 break;
 741         case 500 ... 749:
 742                 idx = 8;
 743                 break;
 744         case 250 ... 499:
 745                 idx = 7;
 746                 break;
 747         case 100 ... 249:
 748                 idx = 6;
 749                 break;
 750         case 50 ... 99:
 751                 idx = 5;
 752                 break;
 753         case 20 ... 49:
 754                 idx = 4;
 755                 break;
 756         case 10 ... 19:
 757                 idx = 3;
 758                 break;
 759         case 4 ... 9:
 760                 idx = 2;
 761                 break;
 762         case 2 ... 3:
 763                 idx = 1;
 764         case 0 ... 1:
 765                 break;
 766         }
 767
 768         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 769         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 770 }
 771
 772 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 773 {
 774         int idx = 0;
 775
 776         switch (msec) {
 777         default:
 778                 idx = 11;
 779                 break;
 780         case 1000 ... 1999:
 781                 idx = 10;
 782                 break;
 783         case 750 ... 999:
 784                 idx = 9;
 785                 break;
 786         case 500 ... 749:
 787                 idx = 8;
 788                 break;
 789         case 250 ... 499:
 790                 idx = 7;
 791                 break;
 792         case 100 ... 249:
 793                 idx = 6;
 794                 break;
 795         case 50 ... 99:
 796                 idx = 5;
 797                 break;
 798         case 20 ... 49:
 799                 idx = 4;
 800                 break;
 801         case 10 ... 19:
 802                 idx = 3;
 803                 break;
 804         case 4 ... 9:
 805                 idx = 2;
 806                 break;
 807         case 2 ... 3:
 808                 idx = 1;
 809         case 0 ... 1:
 810                 break;
 811         }
 812
 813         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 814         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 815 }
 816
 817 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 818 {
 819         if (usec < 1000)
 820                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 821         else
 822                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 823 }
 824
 825 /*
 826  * Get next file to service by choosing one at random
 827  */
 828 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 829                                            enum fio_file_flags goodf,
 830                                            enum fio_file_flags badf)
 831 {
 832         struct fio_file *f;
 833         int fno;
 834
 835         do {
 836                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 837                 int opened = 0;
 838
 839                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 840                         * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 841                 f = td->files[fno];
 842                 if (fio_file_done(f))
 843                         continue;
 844
 845                 if (!fio_file_open(f)) {
 846                         int err;
 847
 848                         err = td_io_open_file(td, f);
 849                         if (err)
 850                                 continue;
 851                         opened = 1;
 852                 }
 853
 854                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 855                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 856                         return f;
 857                 }
 858                 if (opened)
 859                         td_io_close_file(td, f);
 860         } while (1);
 861 }
 862
 863 /*
 864  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 865  */
 866 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 867                                          int badf)
 868 {
 869         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 870         struct fio_file *f;
 871
 872         do {
 873                 int opened = 0;
 874
 875                 f = td->files[td->next_file];
 876
 877                 td->next_file++;
 878                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 879                         td->next_file = 0;
 880
 881                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 882                 if (fio_file_done(f)) {
 883                         f = NULL;
 884                         continue;
 885                 }
 886
 887                 if (!fio_file_open(f)) {
 888                         int err;
 889
 890                         err = td_io_open_file(td, f);
 891                         if (err) {
 892                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 893                                         err, f->file_name);
 894                                 f = NULL;
 895                                 continue;
 896                         }
 897                         opened = 1;
 898                 }
 899
 900                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 901                                                                 f->flags);
 902                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 903                         break;
 904
 905                 if (opened)
 906                         td_io_close_file(td, f);
 907
 908                 f = NULL;
 909         } while (td->next_file != old_next_file);
 910
 911         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 912         return f;
 913 }
 914
 915 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 916 {
 917         struct fio_file *f;
 918
 919         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 920
 921         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 922                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 923                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 924                                                   td->nr_done_files,
 925                                                   td->o.nr_files);
 926                 return NULL;
 927         }
 928
 929         f = td->file_service_file;
 930         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 931                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 932                         goto out;
 933                 if (td->file_service_left--)
 934                         goto out;
 935         }
 936
 937         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 938             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 939                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 940         else
 941                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 942
 943         td->file_service_file = f;
 944         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 945 out:
 946         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 947         return f;
 948 }
 949
 950 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 951 {
 952         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 953
 954         if (ops->get_next_file)
 955                 return ops->get_next_file(td);
 956
 957         return __get_next_file(td);
 958 }
 959
 960 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 961 {
 962         struct fio_file *f;
 963
 964         do {
 965                 f = get_next_file(td);
 966                 if (!f)
 967                         return 1;
 968
 969                 io_u->file = f;
 970                 get_file(f);
 971
 972                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 973                         break;
 974
 975                 put_file_log(td, f);
 976                 td_io_close_file(td, f);
 977                 io_u->file = NULL;
 978                 fio_file_set_done(f);
 979                 td->nr_done_files++;
 980                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
 981                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
 982         } while (1);
 983
 984         return 0;
 985 }
 986
 987
 988 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 989 {
 990         struct io_u *io_u = NULL;
 991
 992         td_io_u_lock(td);
 993
 994 again:
 995         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
 996                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 997         else if (!queue_full(td)) {
 998                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 999
1000                 io_u->buflen = 0;
1001                 io_u->resid = 0;
1002                 io_u->file = NULL;
1003                 io_u->end_io = NULL;
1004         }
1005
1006         if (io_u) {
1007                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1008                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
1009                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
1010
1011                 io_u->error = 0;
1012                 flist_del(&io_u->list);
1013                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
1014                 td->cur_depth++;
1015                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1016         } else if (td->o.verify_async) {
1017                 /*
1018                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1019                  * return one
1020                  */
1021                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1022                 goto again;
1023         }
1024
1025         td_io_u_unlock(td);
1026         return io_u;
1027 }
1028
1029 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1030 {
1031         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
1032                 int get_trim = 0;
1033
1034                 if (td->trim_batch) {
1035                         td->trim_batch--;
1036                         get_trim = 1;
1037                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1038                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1039                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1040                         if (!td->trim_batch)
1041                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1042                         get_trim = 1;
1043                 }
1044
1045                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1046                         return 1;
1047         }
1048
1049         return 0;
1050 }
1051
1052 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1053 {
1054         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1055                 int get_verify = 0;
1056
1057                 if (td->verify_batch) {
1058                         td->verify_batch--;
1059                         get_verify = 1;
1060                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1061                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1062                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1063                         if (!td->verify_batch)
1064                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1065                         get_verify = 1;
1066                 }
1067
1068                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1069                         return 1;
1070         }
1071
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1077  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1078  */
1079 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1080 {
1081         struct fio_file *f;
1082         struct io_u *io_u;
1083
1084         io_u = __get_io_u(td);
1085         if (!io_u) {
1086                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1087                 return NULL;
1088         }
1089
1090         if (check_get_verify(td, io_u))
1091                 goto out;
1092         if (check_get_trim(td, io_u))
1093                 goto out;
1094
1095         /*
1096          * from a requeue, io_u already setup
1097          */
1098         if (io_u->file)
1099                 goto out;
1100
1101         /*
1102          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1103          */
1104         if (td->o.read_iolog_file) {
1105                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1106                         goto err_put;
1107         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1108                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1109                 goto err_put;
1110         }
1111
1112         f = io_u->file;
1113         assert(fio_file_open(f));
1114
1115         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1116                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1117                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1118                         goto err_put;
1119                 }
1120
1121                 f->last_start = io_u->offset;
1122                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1123
1124                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1125                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1126                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1127                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1128                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1129                         /*
1130                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1131                          * buffer is used for writes it is refilled.
1132                          */
1133                         io_u->buf_filled_len = 0;
1134                 }
1135         }
1136
1137         /*
1138          * Set io data pointers.
1139          */
1140         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1141         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1142
1143 out:
1144         assert(io_u->file);
1145         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1146                 if (!td->o.disable_slat)
1147                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1148                 return io_u;
1149         }
1150 err_put:
1151         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1152         put_io_u(td, io_u);
1153         return NULL;
1154 }
1155
1156 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1157 {
1158         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1159                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1160
1161
1162
1163         log_err("fio: io_u error");
1164
1165         if (io_u->file)
1166                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1167
1168         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1169
1170         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1171                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1172
1173         if (!td->error)
1174                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1175 }
1176
1177 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1178                          struct io_completion_data *icd)
1179 {
1180         /*
1181          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1182          * initialized, silence that warning.
1183          */
1184         unsigned long uninitialized_var(usec);
1185         struct fio_file *f;
1186
1187         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1188
1189         td_io_u_lock(td);
1190         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1191         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1192         td_io_u_unlock(td);
1193
1194         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1195                 td->last_was_sync = 1;
1196                 f = io_u->file;
1197                 if (f) {
1198                         f->first_write = -1ULL;
1199                         f->last_write = -1ULL;
1200                 }
1201                 return;
1202         }
1203
1204         td->last_was_sync = 0;
1205         td->last_ddir = io_u->ddir;
1206
1207         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1208                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1209                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1210                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1211                 int ret;
1212
1213                 td->io_blocks[idx]++;
1214                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1215                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1216
1217                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1218                         f = io_u->file;
1219                         if (f) {
1220                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1221                                     io_u->offset < f->first_write)
1222                                         f->first_write = io_u->offset;
1223                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1224                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1225                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1226                         }
1227                 }
1228
1229                 if (ramp_time_over(td)) {
1230                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1231
1232                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1233                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1234                                                         &icd->time);
1235                         if (!td->o.disable_lat) {
1236                                 unsigned long tusec;
1237
1238                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1239                                                         &icd->time);
1240                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1241                         }
1242                         if (!td->o.disable_clat) {
1243                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1244                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1245                         }
1246                         if (!td->o.disable_bw)
1247                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1248                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1249                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1250                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1251                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1252                                          utime_since_now(&td->start));
1253                         }
1254                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1255                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1256                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1257                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1258                                          utime_since_now(&td->start));
1259                 }
1260
1261                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1262                     td->o.do_verify &&
1263                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1264                         log_io_piece(td, io_u);
1265
1266                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1267
1268                 if (io_u->end_io) {
1269                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1270                         if (ret && !icd->error)
1271                                 icd->error = ret;
1272                 }
1273         } else if (io_u->error) {
1274                 icd->error = io_u->error;
1275                 io_u_log_error(td, io_u);
1276         }
1277         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1278             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1279                 /*
1280                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1281                  * and clear all the errors.
1282                  */
1283                 update_error_count(td, icd->error);
1284                 td_clear_error(td);
1285                 icd->error = 0;
1286                 io_u->error = 0;
1287         }
1288 }
1289
1290 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1291                      int nr)
1292 {
1293         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1294                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1295
1296         icd->nr = nr;
1297
1298         icd->error = 0;
1299         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1300 }
1301
1302 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1303                           struct io_completion_data *icd)
1304 {
1305         struct io_u *io_u;
1306         int i;
1307
1308         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1309                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1310
1311                 io_completed(td, io_u, icd);
1312
1313                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1314                         put_io_u(td, io_u);
1315         }
1316 }
1317
1318 /*
1319  * Complete a single io_u for the sync engines.
1320  */
1321 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1322                        unsigned long *bytes)
1323 {
1324         struct io_completion_data icd;
1325
1326         init_icd(td, &icd, 1);
1327         io_completed(td, io_u, &icd);
1328
1329         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1330                 put_io_u(td, io_u);
1331
1332         if (icd.error) {
1333                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1334                 return -1;
1335         }
1336
1337         if (bytes) {
1338                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1339                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1340         }
1341
1342         return 0;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1347  */
1348 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1349                          unsigned long *bytes)
1350 {
1351         struct io_completion_data icd;
1352         struct timespec *tvp = NULL;
1353         int ret;
1354         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1355
1356         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1357
1358         if (!min_evts)
1359                 tvp = &ts;
1360
1361         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1362         if (ret < 0) {
1363                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1364                 return ret;
1365         } else if (!ret)
1366                 return ret;
1367
1368         init_icd(td, &icd, ret);
1369         ios_completed(td, &icd);
1370         if (icd.error) {
1371                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1372                 return -1;
1373         }
1374
1375         if (bytes) {
1376                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1377                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1378         }
1379
1380         return 0;
1381 }
1382
1383 /*
1384  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1385  */
1386 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1387 {
1388         if (!td->o.disable_slat) {
1389                 unsigned long slat_time;
1390
1391                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1392                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1393         }
1394 }
1395
1396 /*
1397  * "randomly" fill the buffer contents
1398  */
1399 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1400                       unsigned int max_bs)
1401 {
1402         io_u->buf_filled_len = 0;
1403
1404         if (!td->o.zero_buffers)
1405                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1406         else
1407                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1408 }