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