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         unsigned long r, rand_max;
 350
 351         assert(ddir_rw(ddir));
 352
 353         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 354         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 355
 356         if (td->o.use_os_rand)
 357                 rand_max = OS_RAND_MAX;
 358         else
 359                 rand_max = FRAND_MAX;
 360
 361         if (minbs == maxbs)
 362                 buflen = minbs;
 363         else {
 364                 if (td->o.use_os_rand)
 365                         r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 366                 else
 367                         r = __rand(&td->__bsrange_state);
 368
 369                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 370                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 371                                         (r / (rand_max + 1.0)));
 372                         if (buflen < minbs)
 373                                 buflen = minbs;
 374                 } else {
 375                         long perc = 0;
 376                         unsigned int i;
 377
 378                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 379                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 380
 381                                 buflen = bsp->bs;
 382                                 perc += bsp->perc;
 383                                 if (r <= ((rand_max / 100L) * perc))
 384                                         break;
 385                         }
 386                 }
 387                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 388                         buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
 389         }
 390
 391         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 392                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 393                                                 minbs, ddir);
 394                 buflen = minbs;
 395         }
 396
 397         return buflen;
 398 }
 399
 400 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 401 {
 402         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 403
 404         if (ops->fill_io_u_size)
 405                 return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
 406
 407         return __get_next_buflen(td, io_u);
 408 }
 409
 410 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 411 {
 412         unsigned int diff;
 413
 414         /*
 415          * we do time or byte based switch. this is needed because
 416          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 417          * whereas reads do not.
 418          */
 419         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 420         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 421 }
 422
 423 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 424 {
 425         unsigned int v;
 426         unsigned long r;
 427
 428         if (td->o.use_os_rand) {
 429                 r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 430                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 431         } else {
 432                 r = __rand(&td->__rwmix_state);
 433                 v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 434         }
 435
 436         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 437                 return DDIR_READ;
 438
 439         return DDIR_WRITE;
 440 }
 441
 442 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 443 {
 444         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 445         struct timeval t;
 446         long usec;
 447
 448         assert(ddir_rw(ddir));
 449
 450         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 451                 return ddir;
 452
 453         /*
 454          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 455          * should switch.
 456          */
 457         if (td_rw(td)) {
 458                 /*
 459                  * Other direction does not have too much pending, switch
 460                  */
 461                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 462                         return odir;
 463
 464                 /*
 465                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 466                  * and deduct from both.
 467                  */
 468                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 469                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 470                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 471                 } else {
 472                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 473                         ddir = odir;
 474                 }
 475         } else
 476                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 477
 478         fio_gettime(&t, NULL);
 479         usec_sleep(td, usec);
 480         usec = utime_since_now(&t);
 481
 482         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 483
 484         odir = ddir ^ 1;
 485         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 486                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 487
 488         return ddir;
 489 }
 490
 491 /*
 492  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 493  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 494  * necessary.
 495  */
 496 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 497 {
 498         enum fio_ddir ddir;
 499
 500         /*
 501          * see if it's time to fsync
 502          */
 503         if (td->o.fsync_blocks &&
 504            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 505              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 506                 return DDIR_SYNC;
 507
 508         /*
 509          * see if it's time to fdatasync
 510          */
 511         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 512            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 513              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 514                 return DDIR_DATASYNC;
 515
 516         /*
 517          * see if it's time to sync_file_range
 518          */
 519         if (td->sync_file_range_nr &&
 520            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 521              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 522                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 523
 524         if (td_rw(td)) {
 525                 /*
 526                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 527                  */
 528                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 529                         /*
 530                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 531                          * one data direction, to avoid overflowing the
 532                          * ranges too much
 533                          */
 534                         ddir = get_rand_ddir(td);
 535
 536                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 537                                 set_rwmix_bytes(td);
 538
 539                         td->rwmix_ddir = ddir;
 540                 }
 541                 ddir = td->rwmix_ddir;
 542         } else if (td_read(td))
 543                 ddir = DDIR_READ;
 544         else
 545                 ddir = DDIR_WRITE;
 546
 547         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 548         return td->rwmix_ddir;
 549 }
 550
 551 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 552 {
 553         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 554
 555         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 556             td->o.barrier_blocks &&
 557            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 558              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 559                 io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
 560 }
 561
 562 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 563 {
 564         int ret = put_file(td, f);
 565
 566         if (ret)
 567                 td_verror(td, ret, "file close");
 568 }
 569
 570 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 571 {
 572         td_io_u_lock(td);
 573
 574         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 575         io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 576
 577         if (io_u->file)
 578                 put_file_log(td, io_u->file);
 579
 580         io_u->file = NULL;
 581         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 582                 td->cur_depth--;
 583         flist_del_init(&io_u->list);
 584         flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 585         td_io_u_unlock(td);
 586         td_io_u_free_notify(td);
 587 }
 588
 589 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 590 {
 591         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 592         put_io_u(td, io_u);
 593 }
 594
 595 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 596 {
 597         struct io_u *__io_u = *io_u;
 598
 599         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 600
 601         td_io_u_lock(td);
 602
 603         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 604         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
 605                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 606
 607         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 608         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
 609                 td->cur_depth--;
 610         flist_del(&__io_u->list);
 611         flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 612         td_io_u_unlock(td);
 613         *io_u = NULL;
 614 }
 615
 616 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 617 {
 618         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 619                 goto out;
 620
 621         set_rw_ddir(td, io_u);
 622
 623         /*
 624          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 625          */
 626         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 627                 goto out;
 628
 629         /*
 630          * See if it's time to switch to a new zone
 631          */
 632         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 633                 td->zone_bytes = 0;
 634                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 635                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 636         }
 637
 638         /*
 639          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 640          * position.
 641          */
 642         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 643                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 644                 return 1;
 645         }
 646
 647         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 648         if (!io_u->buflen) {
 649                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 650                 return 1;
 651         }
 652
 653         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 654                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 655                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 656                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 657                 return 1;
 658         }
 659
 660         /*
 661          * mark entry before potentially trimming io_u
 662          */
 663         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 664                 mark_random_map(td, io_u);
 665
 666         /*
 667          * If using a write iolog, store this entry.
 668          */
 669 out:
 670         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 671         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 672         log_io_u(td, io_u);
 673         return 0;
 674 }
 675
 676 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 677 {
 678         int idx = 0;
 679
 680         switch (nr) {
 681         default:
 682                 idx = 6;
 683                 break;
 684         case 33 ... 64:
 685                 idx = 5;
 686                 break;
 687         case 17 ... 32:
 688                 idx = 4;
 689                 break;
 690         case 9 ... 16:
 691                 idx = 3;
 692                 break;
 693         case 5 ... 8:
 694                 idx = 2;
 695                 break;
 696         case 1 ... 4:
 697                 idx = 1;
 698         case 0:
 699                 break;
 700         }
 701
 702         map[idx]++;
 703 }
 704
 705 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 706 {
 707         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 708         td->ts.total_submit++;
 709 }
 710
 711 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 712 {
 713         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 714         td->ts.total_complete++;
 715 }
 716
 717 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 718 {
 719         int idx = 0;
 720
 721         switch (td->cur_depth) {
 722         default:
 723                 idx = 6;
 724                 break;
 725         case 32 ... 63:
 726                 idx = 5;
 727                 break;
 728         case 16 ... 31:
 729                 idx = 4;
 730                 break;
 731         case 8 ... 15:
 732                 idx = 3;
 733                 break;
 734         case 4 ... 7:
 735                 idx = 2;
 736                 break;
 737         case 2 ... 3:
 738                 idx = 1;
 739         case 1:
 740                 break;
 741         }
 742
 743         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 744 }
 745
 746 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 747 {
 748         int idx = 0;
 749
 750         assert(usec < 1000);
 751
 752         switch (usec) {
 753         case 750 ... 999:
 754                 idx = 9;
 755                 break;
 756         case 500 ... 749:
 757                 idx = 8;
 758                 break;
 759         case 250 ... 499:
 760                 idx = 7;
 761                 break;
 762         case 100 ... 249:
 763                 idx = 6;
 764                 break;
 765         case 50 ... 99:
 766                 idx = 5;
 767                 break;
 768         case 20 ... 49:
 769                 idx = 4;
 770                 break;
 771         case 10 ... 19:
 772                 idx = 3;
 773                 break;
 774         case 4 ... 9:
 775                 idx = 2;
 776                 break;
 777         case 2 ... 3:
 778                 idx = 1;
 779         case 0 ... 1:
 780                 break;
 781         }
 782
 783         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 784         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 785 }
 786
 787 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 788 {
 789         int idx = 0;
 790
 791         switch (msec) {
 792         default:
 793                 idx = 11;
 794                 break;
 795         case 1000 ... 1999:
 796                 idx = 10;
 797                 break;
 798         case 750 ... 999:
 799                 idx = 9;
 800                 break;
 801         case 500 ... 749:
 802                 idx = 8;
 803                 break;
 804         case 250 ... 499:
 805                 idx = 7;
 806                 break;
 807         case 100 ... 249:
 808                 idx = 6;
 809                 break;
 810         case 50 ... 99:
 811                 idx = 5;
 812                 break;
 813         case 20 ... 49:
 814                 idx = 4;
 815                 break;
 816         case 10 ... 19:
 817                 idx = 3;
 818                 break;
 819         case 4 ... 9:
 820                 idx = 2;
 821                 break;
 822         case 2 ... 3:
 823                 idx = 1;
 824         case 0 ... 1:
 825                 break;
 826         }
 827
 828         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 829         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 830 }
 831
 832 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 833 {
 834         if (usec < 1000)
 835                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 836         else
 837                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 838 }
 839
 840 /*
 841  * Get next file to service by choosing one at random
 842  */
 843 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 844                                            enum fio_file_flags goodf,
 845                                            enum fio_file_flags badf)
 846 {
 847         struct fio_file *f;
 848         int fno;
 849
 850         do {
 851                 int opened = 0;
 852                 unsigned long r;
 853
 854                 if (td->o.use_os_rand) {
 855                         r = os_random_long(&td->next_file_state);
 856                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 857                                 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
 858                 } else {
 859                         r = __rand(&td->__next_file_state);
 860                         fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 861                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 862                 }
 863
 864                 f = td->files[fno];
 865                 if (fio_file_done(f))
 866                         continue;
 867
 868                 if (!fio_file_open(f)) {
 869                         int err;
 870
 871                         err = td_io_open_file(td, f);
 872                         if (err)
 873                                 continue;
 874                         opened = 1;
 875                 }
 876
 877                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 878                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 879                         return f;
 880                 }
 881                 if (opened)
 882                         td_io_close_file(td, f);
 883         } while (1);
 884 }
 885
 886 /*
 887  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 888  */
 889 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 890                                          int badf)
 891 {
 892         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 893         struct fio_file *f;
 894
 895         do {
 896                 int opened = 0;
 897
 898                 f = td->files[td->next_file];
 899
 900                 td->next_file++;
 901                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 902                         td->next_file = 0;
 903
 904                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
 905                 if (fio_file_done(f)) {
 906                         f = NULL;
 907                         continue;
 908                 }
 909
 910                 if (!fio_file_open(f)) {
 911                         int err;
 912
 913                         err = td_io_open_file(td, f);
 914                         if (err) {
 915                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
 916                                         err, f->file_name);
 917                                 f = NULL;
 918                                 continue;
 919                         }
 920                         opened = 1;
 921                 }
 922
 923                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
 924                                                                 f->flags);
 925                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 926                         break;
 927
 928                 if (opened)
 929                         td_io_close_file(td, f);
 930
 931                 f = NULL;
 932         } while (td->next_file != old_next_file);
 933
 934         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 935         return f;
 936 }
 937
 938 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 939 {
 940         struct fio_file *f;
 941
 942         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 943
 944         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 945                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 946                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 947                                                   td->nr_done_files,
 948                                                   td->o.nr_files);
 949                 return NULL;
 950         }
 951
 952         f = td->file_service_file;
 953         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
 954                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 955                         goto out;
 956                 if (td->file_service_left--)
 957                         goto out;
 958         }
 959
 960         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
 961             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
 962                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 963         else
 964                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 965
 966         td->file_service_file = f;
 967         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 968 out:
 969         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
 970         return f;
 971 }
 972
 973 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 974 {
 975         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 976
 977         if (ops->get_next_file)
 978                 return ops->get_next_file(td);
 979
 980         return __get_next_file(td);
 981 }
 982
 983 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 984 {
 985         struct fio_file *f;
 986
 987         do {
 988                 f = get_next_file(td);
 989                 if (!f)
 990                         return 1;
 991
 992                 io_u->file = f;
 993                 get_file(f);
 994
 995                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 996                         break;
 997
 998                 put_file_log(td, f);
 999                 td_io_close_file(td, f);
1000                 io_u->file = NULL;
1001                 fio_file_set_done(f);
1002                 td->nr_done_files++;
1003                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1004                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1005         } while (1);
1006
1007         return 0;
1008 }
1009
1010
1011 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1012 {
1013         struct io_u *io_u = NULL;
1014
1015         td_io_u_lock(td);
1016
1017 again:
1018         if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
1019                 io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
1020         else if (!queue_full(td)) {
1021                 io_u = flist_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
1022
1023                 io_u->buflen = 0;
1024                 io_u->resid = 0;
1025                 io_u->file = NULL;
1026                 io_u->end_io = NULL;
1027         }
1028
1029         if (io_u) {
1030                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1031                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
1032                 io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
1033
1034                 io_u->error = 0;
1035                 flist_del(&io_u->list);
1036                 flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
1037                 td->cur_depth++;
1038                 io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
1039         } else if (td->o.verify_async) {
1040                 /*
1041                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1042                  * return one
1043                  */
1044                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1045                 goto again;
1046         }
1047
1048         td_io_u_unlock(td);
1049         return io_u;
1050 }
1051
1052 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1053 {
1054         if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
1055                 int get_trim = 0;
1056
1057                 if (td->trim_batch) {
1058                         td->trim_batch--;
1059                         get_trim = 1;
1060                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1061                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1062                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1063                         if (!td->trim_batch)
1064                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1065                         get_trim = 1;
1066                 }
1067
1068                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1069                         return 1;
1070         }
1071
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1076 {
1077         if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
1078                 int get_verify = 0;
1079
1080                 if (td->verify_batch) {
1081                         td->verify_batch--;
1082                         get_verify = 1;
1083                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1084                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1085                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1086                         if (!td->verify_batch)
1087                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1088                         get_verify = 1;
1089                 }
1090
1091                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
1092                         return 1;
1093         }
1094
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1100  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1101  */
1102 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1103 {
1104         struct fio_file *f;
1105         struct io_u *io_u;
1106
1107         io_u = __get_io_u(td);
1108         if (!io_u) {
1109                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1110                 return NULL;
1111         }
1112
1113         if (check_get_verify(td, io_u))
1114                 goto out;
1115         if (check_get_trim(td, io_u))
1116                 goto out;
1117
1118         /*
1119          * from a requeue, io_u already setup
1120          */
1121         if (io_u->file)
1122                 goto out;
1123
1124         /*
1125          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1126          */
1127         if (td->o.read_iolog_file) {
1128                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1129                         goto err_put;
1130         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1131                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1132                 goto err_put;
1133         }
1134
1135         f = io_u->file;
1136         assert(fio_file_open(f));
1137
1138         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1139                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1140                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1141                         goto err_put;
1142                 }
1143
1144                 f->last_start = io_u->offset;
1145                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
1146
1147                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1148                         populate_verify_io_u(td, io_u);
1149                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
1150                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
1151                 else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1152                         /*
1153                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1154                          * buffer is used for writes it is refilled.
1155                          */
1156                         io_u->buf_filled_len = 0;
1157                 }
1158         }
1159
1160         /*
1161          * Set io data pointers.
1162          */
1163         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1164         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1165
1166 out:
1167         assert(io_u->file);
1168         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1169                 if (!td->o.disable_slat)
1170                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1171                 return io_u;
1172         }
1173 err_put:
1174         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1175         put_io_u(td, io_u);
1176         return NULL;
1177 }
1178
1179 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1180 {
1181         const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
1182                                 "sync_file_range", "wait", "trim" };
1183
1184
1185
1186         log_err("fio: io_u error");
1187
1188         if (io_u->file)
1189                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
1190
1191         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
1192
1193         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
1194                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1195
1196         if (!td->error)
1197                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1198 }
1199
1200 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1201                          struct io_completion_data *icd)
1202 {
1203         /*
1204          * Older gcc's are too dumb to realize that usec is always used
1205          * initialized, silence that warning.
1206          */
1207         unsigned long uninitialized_var(usec);
1208         struct fio_file *f;
1209
1210         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1211
1212         td_io_u_lock(td);
1213         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1214         io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1215         td_io_u_unlock(td);
1216
1217         if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
1218                 td->last_was_sync = 1;
1219                 f = io_u->file;
1220                 if (f) {
1221                         f->first_write = -1ULL;
1222                         f->last_write = -1ULL;
1223                 }
1224                 return;
1225         }
1226
1227         td->last_was_sync = 0;
1228         td->last_ddir = io_u->ddir;
1229
1230         if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
1231                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1232                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
1233                 const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
1234                 int ret;
1235
1236                 td->io_blocks[idx]++;
1237                 td->io_bytes[idx] += bytes;
1238                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
1239
1240                 if (idx == DDIR_WRITE) {
1241                         f = io_u->file;
1242                         if (f) {
1243                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1244                                     io_u->offset < f->first_write)
1245                                         f->first_write = io_u->offset;
1246                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1247                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1248                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1249                         }
1250                 }
1251
1252                 if (ramp_time_over(td)) {
1253                         unsigned long uninitialized_var(lusec);
1254
1255                         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1256                                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
1257                                                         &icd->time);
1258                         if (!td->o.disable_lat) {
1259                                 unsigned long tusec;
1260
1261                                 tusec = utime_since(&io_u->start_time,
1262                                                         &icd->time);
1263                                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
1264                         }
1265                         if (!td->o.disable_clat) {
1266                                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
1267                                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1268                         }
1269                         if (!td->o.disable_bw)
1270                                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1271                         if (__should_check_rate(td, idx)) {
1272                                 td->rate_pending_usleep[idx] =
1273                                         ((td->this_io_bytes[idx] *
1274                                           td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
1275                                          utime_since_now(&td->start));
1276                         }
1277                         if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
1278                                 td->rate_pending_usleep[odx] =
1279                                         ((td->this_io_bytes[odx] *
1280                                           td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
1281                                          utime_since_now(&td->start));
1282                 }
1283
1284                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
1285                     td->o.do_verify &&
1286                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
1287                         log_io_piece(td, io_u);
1288
1289                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
1290
1291                 if (io_u->end_io) {
1292                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
1293                         if (ret && !icd->error)
1294                                 icd->error = ret;
1295                 }
1296         } else if (io_u->error) {
1297                 icd->error = io_u->error;
1298                 io_u_log_error(td, io_u);
1299         }
1300         if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
1301             td_non_fatal_error(icd->error)) {
1302                 /*
1303                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1304                  * and clear all the errors.
1305                  */
1306                 update_error_count(td, icd->error);
1307                 td_clear_error(td);
1308                 icd->error = 0;
1309                 io_u->error = 0;
1310         }
1311 }
1312
1313 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1314                      int nr)
1315 {
1316         if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
1317                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1318
1319         icd->nr = nr;
1320
1321         icd->error = 0;
1322         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
1323 }
1324
1325 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1326                           struct io_completion_data *icd)
1327 {
1328         struct io_u *io_u;
1329         int i;
1330
1331         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1332                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1333
1334                 io_completed(td, io_u, icd);
1335
1336                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1337                         put_io_u(td, io_u);
1338         }
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Complete a single io_u for the sync engines.
1343  */
1344 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1345                        unsigned long *bytes)
1346 {
1347         struct io_completion_data icd;
1348
1349         init_icd(td, &icd, 1);
1350         io_completed(td, io_u, &icd);
1351
1352         if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
1353                 put_io_u(td, io_u);
1354
1355         if (icd.error) {
1356                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1357                 return -1;
1358         }
1359
1360         if (bytes) {
1361                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1362                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1363         }
1364
1365         return 0;
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1370  */
1371 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
1372                          unsigned long *bytes)
1373 {
1374         struct io_completion_data icd;
1375         struct timespec *tvp = NULL;
1376         int ret;
1377         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1378
1379         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1380
1381         if (!min_evts)
1382                 tvp = &ts;
1383
1384         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1385         if (ret < 0) {
1386                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1387                 return ret;
1388         } else if (!ret)
1389                 return ret;
1390
1391         init_icd(td, &icd, ret);
1392         ios_completed(td, &icd);
1393         if (icd.error) {
1394                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1395                 return -1;
1396         }
1397
1398         if (bytes) {
1399                 bytes[0] += icd.bytes_done[0];
1400                 bytes[1] += icd.bytes_done[1];
1401         }
1402
1403         return 0;
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1408  */
1409 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1410 {
1411         if (!td->o.disable_slat) {
1412                 unsigned long slat_time;
1413
1414                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1415                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
1416         }
1417 }
1418
1419 /*
1420  * "randomly" fill the buffer contents
1421  */
1422 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1423                       unsigned int max_bs)
1424 {
1425         io_u->buf_filled_len = 0;
1426
1427         if (!td->o.zero_buffers)
1428                 fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
1429         else
1430                 memset(io_u->buf, 0, max_bs);
1431 }