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 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15 #include "lib/pow2.h"
  16
  17 struct io_completion_data {
  18         int nr;                         /* input */
  19
  20         int error;                      /* output */
  21         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  22         struct timeval time;            /* output */
  23 };
  24
  25 /*
  26  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  27  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  28  */
  29 static int random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  30 {
  31         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  32 }
  33
  34 /*
  35  * Mark a given offset as used in the map.
  36  */
  37 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  38 {
  39         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  40         struct fio_file *f = io_u->file;
  41         unsigned int nr_blocks;
  42         uint64_t block;
  43
  44         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  45         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  46
  47         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  48                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  49
  50         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  51                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  52 }
  53
  54 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  55                            enum fio_ddir ddir)
  56 {
  57         uint64_t max_blocks;
  58         uint64_t max_size;
  59
  60         assert(ddir_rw(ddir));
  61
  62         /*
  63          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  64          */
  65         max_size = f->io_size;
  66         if (max_size > f->real_file_size)
  67                 max_size = f->real_file_size;
  68
  69         if (td->o.zone_range)
  70                 max_size = td->o.zone_range;
  71
  72         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  73                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  74
  75         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  76         if (!max_blocks)
  77                 return 0;
  78
  79         return max_blocks;
  80 }
  81
  82 struct rand_off {
  83         struct flist_head list;
  84         uint64_t off;
  85 };
  86
  87 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  88                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
  89 {
  90         uint64_t r;
  91
  92         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
  93                 uint64_t lastb;
  94
  95                 lastb = last_block(td, f, ddir);
  96                 if (!lastb)
  97                         return 1;
  98
  99                 r = __rand(&td->random_state);
 100
 101                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 102
 103                 *b = lastb * (r / ((uint64_t) FRAND_MAX + 1.0));
 104         } else {
 105                 uint64_t off = 0;
 106
 107                 assert(fio_file_lfsr(f));
 108
 109                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 110                         return 1;
 111
 112                 *b = off;
 113         }
 114
 115         /*
 116          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 117          */
 118         if (!file_randommap(td, f))
 119                 goto ret;
 120
 121         /*
 122          * calculate map offset and check if it's free
 123          */
 124         if (random_map_free(f, *b))
 125                 goto ret;
 126
 127         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 128                                                 (unsigned long long) *b);
 129
 130         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 131         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 132                 return 1;
 133 ret:
 134         return 0;
 135 }
 136
 137 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 138                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 139                                        uint64_t *b)
 140 {
 141         *b = zipf_next(&f->zipf);
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 146                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 147                                          uint64_t *b)
 148 {
 149         *b = pareto_next(&f->zipf);
 150         return 0;
 151 }
 152
 153 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 154                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 155                                         uint64_t *b)
 156 {
 157         *b = gauss_next(&f->gauss);
 158         return 0;
 159 }
 160
 161
 162 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 163 {
 164         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 165         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 166
 167         return r1->off - r2->off;
 168 }
 169
 170 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 171                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 172 {
 173         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
 174                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
 175         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 176                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 177         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 178                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 179         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 180                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 181
 182         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 183         return 1;
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 188  * specified.
 189  */
 190 static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
 191 {
 192         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 193                 return 0;
 194         if (!td_random(td))
 195                 return 0;
 196         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 197                 return 0;
 198         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
 199                 return 0;
 200
 201         return 1;
 202 }
 203
 204 static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 205 {
 206         unsigned int v;
 207         unsigned long r;
 208
 209         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 210                 return 1;
 211
 212         r = __rand(&td->seq_rand_state[ddir]);
 213         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 214
 215         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 216 }
 217
 218 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 219                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 220 {
 221         struct rand_off *r;
 222         int i, ret = 1;
 223
 224         if (!should_sort_io(td))
 225                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 226
 227         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 228 fetch:
 229                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 230                 flist_del(&r->list);
 231                 *b = r->off;
 232                 free(r);
 233                 return 0;
 234         }
 235
 236         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 237                 r = malloc(sizeof(*r));
 238
 239                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 240                 if (ret) {
 241                         free(r);
 242                         break;
 243                 }
 244
 245                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 246         }
 247
 248         if (ret && !i)
 249                 return ret;
 250
 251         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 252         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 253         goto fetch;
 254 }
 255
 256 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 257                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 258 {
 259         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 260                 return 0;
 261
 262         if (td->o.time_based) {
 263                 fio_file_reset(td, f);
 264                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 265                         return 0;
 266         }
 267
 268         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 269                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 270                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 271         return 1;
 272 }
 273
 274 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 275                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 276 {
 277         struct thread_options *o = &td->o;
 278
 279         assert(ddir_rw(ddir));
 280
 281         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 282             o->time_based)
 283                 f->last_pos[ddir] = f->last_pos[ddir] - f->io_size;
 284
 285         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 286                 uint64_t pos;
 287
 288                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 289                         f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 290
 291                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 292                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 293                         pos += o->ddir_seq_add;
 294
 295                         /*
 296                          * If we reach beyond the end of the file
 297                          * with holed IO, wrap around to the
 298                          * beginning again.
 299                          */
 300                         if (pos >= f->real_file_size)
 301                                 pos = f->file_offset;
 302                 }
 303
 304                 *offset = pos;
 305                 return 0;
 306         }
 307
 308         return 1;
 309 }
 310
 311 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 312                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 313                           unsigned int *is_random)
 314 {
 315         struct fio_file *f = io_u->file;
 316         uint64_t b, offset;
 317         int ret;
 318
 319         assert(ddir_rw(ddir));
 320
 321         b = offset = -1ULL;
 322
 323         if (rw_seq) {
 324                 if (td_random(td)) {
 325                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 326                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 327                                 *is_random = 1;
 328                         } else {
 329                                 *is_random = 0;
 330                                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 331                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 332                                 if (ret)
 333                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 334                         }
 335                 } else {
 336                         *is_random = 0;
 337                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 338                 }
 339         } else {
 340                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 341                 *is_random = 0;
 342
 343                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 344                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 345                         if (ret) {
 346                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 347                                 *is_random = 0;
 348                         }
 349                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 350                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 351                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 352                         else
 353                                 offset = 0;
 354                         ret = 0;
 355                 } else {
 356                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 357                         ret = 1;
 358                 }
 359         }
 360
 361         if (!ret) {
 362                 if (offset != -1ULL)
 363                         io_u->offset = offset;
 364                 else if (b != -1ULL)
 365                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 366                 else {
 367                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 368                         ret = 1;
 369                 }
 370         }
 371
 372         return ret;
 373 }
 374
 375 /*
 376  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 377  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 378  * the last io issued.
 379  */
 380 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 381                              unsigned int *is_random)
 382 {
 383         struct fio_file *f = io_u->file;
 384         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 385         int rw_seq_hit = 0;
 386
 387         assert(ddir_rw(ddir));
 388
 389         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 390                 rw_seq_hit = 1;
 391                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 392         }
 393
 394         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 395                 return 1;
 396
 397         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 398                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 399                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 400                                         (unsigned long long) f->io_size);
 401                 return 1;
 402         }
 403
 404         io_u->offset += f->file_offset;
 405         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 406                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 407                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 408                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 409                 return 1;
 410         }
 411
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 416                            unsigned int *is_random)
 417 {
 418         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 419                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 420
 421                 if (ops->fill_io_u_off)
 422                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 423         }
 424
 425         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 426 }
 427
 428 static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 429                             unsigned int buflen)
 430 {
 431         struct fio_file *f = io_u->file;
 432
 433         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 434 }
 435
 436 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 437                                       unsigned int is_random)
 438 {
 439         int ddir = io_u->ddir;
 440         unsigned int buflen = 0;
 441         unsigned int minbs, maxbs;
 442         unsigned long r;
 443
 444         assert(ddir_rw(ddir));
 445
 446         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 447                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 448
 449         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 450         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 451
 452         if (minbs == maxbs)
 453                 return minbs;
 454
 455         /*
 456          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 457          */
 458         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 459                 return 0;
 460
 461         do {
 462                 r = __rand(&td->bsrange_state);
 463
 464                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 465                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 466                                         (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 467                         if (buflen < minbs)
 468                                 buflen = minbs;
 469                 } else {
 470                         long perc = 0;
 471                         unsigned int i;
 472
 473                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 474                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 475
 476                                 buflen = bsp->bs;
 477                                 perc += bsp->perc;
 478                                 if ((r <= ((FRAND_MAX / 100L) * perc)) &&
 479                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 480                                         break;
 481                         }
 482                 }
 483
 484                 if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
 485                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 486                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 487
 488                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 489                         buflen &= ~(minbs - 1);
 490
 491         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 492
 493         return buflen;
 494 }
 495
 496 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 497                                     unsigned int is_random)
 498 {
 499         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 500                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 501
 502                 if (ops->fill_io_u_size)
 503                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 504         }
 505
 506         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 507 }
 508
 509 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 510 {
 511         unsigned int diff;
 512
 513         /*
 514          * we do time or byte based switch. this is needed because
 515          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 516          * whereas reads do not.
 517          */
 518         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 519         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 520 }
 521
 522 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 523 {
 524         unsigned int v;
 525         unsigned long r;
 526
 527         r = __rand(&td->rwmix_state);
 528         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
 529
 530         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 531                 return DDIR_READ;
 532
 533         return DDIR_WRITE;
 534 }
 535
 536 void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 537 {
 538         /*
 539          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 540          * not to skew our latency numbers.
 541          *
 542          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 543          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 544          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 545          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 546          */
 547         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
 548                 int fio_unused ret;
 549
 550                 ret = td_io_commit(td);
 551         }
 552
 553         while (td->io_u_in_flight) {
 554                 int fio_unused ret;
 555
 556                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 557         }
 558 }
 559
 560 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 561 {
 562         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 563         long usec;
 564
 565         assert(ddir_rw(ddir));
 566
 567         if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
 568                 return ddir;
 569
 570         /*
 571          * We have too much pending sleep in this direction. See if we
 572          * should switch.
 573          */
 574         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 575                 /*
 576                  * Other direction does not have too much pending, switch
 577                  */
 578                 if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
 579                         return odir;
 580
 581                 /*
 582                  * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
 583                  * and deduct from both.
 584                  */
 585                 if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
 586                         td->rate_pending_usleep[odir]) {
 587                         usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 588                 } else {
 589                         usec = td->rate_pending_usleep[odir];
 590                         ddir = odir;
 591                 }
 592         } else
 593                 usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 594
 595         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 596                 io_u_quiesce(td);
 597
 598         usec = usec_sleep(td, usec);
 599
 600         td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
 601
 602         odir = ddir ^ 1;
 603         if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
 604                 td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
 605
 606         return ddir;
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 611  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 612  * necessary.
 613  */
 614 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 615 {
 616         enum fio_ddir ddir;
 617
 618         /*
 619          * see if it's time to fsync
 620          */
 621         if (td->o.fsync_blocks &&
 622            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 623              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 624                 return DDIR_SYNC;
 625
 626         /*
 627          * see if it's time to fdatasync
 628          */
 629         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 630            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 631              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 632                 return DDIR_DATASYNC;
 633
 634         /*
 635          * see if it's time to sync_file_range
 636          */
 637         if (td->sync_file_range_nr &&
 638            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 639              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 640                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 641
 642         if (td_rw(td)) {
 643                 /*
 644                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 645                  */
 646                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 647                         /*
 648                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 649                          * one data direction, to avoid overflowing the
 650                          * ranges too much
 651                          */
 652                         ddir = get_rand_ddir(td);
 653
 654                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 655                                 set_rwmix_bytes(td);
 656
 657                         td->rwmix_ddir = ddir;
 658                 }
 659                 ddir = td->rwmix_ddir;
 660         } else if (td_read(td))
 661                 ddir = DDIR_READ;
 662         else if (td_write(td))
 663                 ddir = DDIR_WRITE;
 664         else
 665                 ddir = DDIR_TRIM;
 666
 667         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 668         return td->rwmix_ddir;
 669 }
 670
 671 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 672 {
 673         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 674
 675         if (td_trimwrite(td)) {
 676                 struct fio_file *f = io_u->file;
 677                 if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
 678                         ddir = DDIR_TRIM;
 679                 else
 680                         ddir = DDIR_WRITE;
 681         }
 682
 683         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 684
 685         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 686             td->o.barrier_blocks &&
 687            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 688              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 689                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BARRIER);
 690 }
 691
 692 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 693 {
 694         unsigned int ret = put_file(td, f);
 695
 696         if (ret)
 697                 td_verror(td, ret, "file close");
 698 }
 699
 700 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 701 {
 702         if (td->parent)
 703                 td = td->parent;
 704
 705         td_io_u_lock(td);
 706
 707         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 708                 put_file_log(td, io_u->file);
 709
 710         io_u->file = NULL;
 711         io_u_set(io_u, IO_U_F_FREE);
 712
 713         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 714                 td->cur_depth--;
 715                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 716         }
 717         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 718         td_io_u_unlock(td);
 719         td_io_u_free_notify(td);
 720 }
 721
 722 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 723 {
 724         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 725         put_io_u(td, io_u);
 726 }
 727
 728 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 729 {
 730         struct io_u *__io_u = *io_u;
 731         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 732
 733         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 734
 735         if (td->parent)
 736                 td = td->parent;
 737
 738         td_io_u_lock(td);
 739
 740         io_u_set(__io_u, IO_U_F_FREE);
 741         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 742                 td->io_issues[ddir]--;
 743
 744         io_u_clear(__io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 745         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 746                 td->cur_depth--;
 747                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 748         }
 749
 750         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 751         td_io_u_unlock(td);
 752         td_io_u_free_notify(td);
 753         *io_u = NULL;
 754 }
 755
 756 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 757 {
 758         unsigned int is_random;
 759
 760         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 761                 goto out;
 762
 763         set_rw_ddir(td, io_u);
 764
 765         /*
 766          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 767          */
 768         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 769                 goto out;
 770
 771         /*
 772          * See if it's time to switch to a new zone
 773          */
 774         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 775                 struct fio_file *f = io_u->file;
 776
 777                 td->zone_bytes = 0;
 778                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 779
 780                 /*
 781                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 782                  */
 783                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 784                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 785                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 786                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 787         }
 788
 789         /*
 790          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 791          * position.
 792          */
 793         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 794                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 795                 return 1;
 796         }
 797
 798         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 799         if (!io_u->buflen) {
 800                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 801                 return 1;
 802         }
 803
 804         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 805                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 806                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 807                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 808                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 809                 return 1;
 810         }
 811
 812         /*
 813          * mark entry before potentially trimming io_u
 814          */
 815         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 816                 mark_random_map(td, io_u);
 817
 818 out:
 819         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 820         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 821         return 0;
 822 }
 823
 824 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 825 {
 826         int idx = 0;
 827
 828         switch (nr) {
 829         default:
 830                 idx = 6;
 831                 break;
 832         case 33 ... 64:
 833                 idx = 5;
 834                 break;
 835         case 17 ... 32:
 836                 idx = 4;
 837                 break;
 838         case 9 ... 16:
 839                 idx = 3;
 840                 break;
 841         case 5 ... 8:
 842                 idx = 2;
 843                 break;
 844         case 1 ... 4:
 845                 idx = 1;
 846         case 0:
 847                 break;
 848         }
 849
 850         map[idx]++;
 851 }
 852
 853 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 854 {
 855         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 856         td->ts.total_submit++;
 857 }
 858
 859 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 860 {
 861         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 862         td->ts.total_complete++;
 863 }
 864
 865 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 866 {
 867         int idx = 0;
 868
 869         switch (td->cur_depth) {
 870         default:
 871                 idx = 6;
 872                 break;
 873         case 32 ... 63:
 874                 idx = 5;
 875                 break;
 876         case 16 ... 31:
 877                 idx = 4;
 878                 break;
 879         case 8 ... 15:
 880                 idx = 3;
 881                 break;
 882         case 4 ... 7:
 883                 idx = 2;
 884                 break;
 885         case 2 ... 3:
 886                 idx = 1;
 887         case 1:
 888                 break;
 889         }
 890
 891         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 892 }
 893
 894 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 895 {
 896         int idx = 0;
 897
 898         assert(usec < 1000);
 899
 900         switch (usec) {
 901         case 750 ... 999:
 902                 idx = 9;
 903                 break;
 904         case 500 ... 749:
 905                 idx = 8;
 906                 break;
 907         case 250 ... 499:
 908                 idx = 7;
 909                 break;
 910         case 100 ... 249:
 911                 idx = 6;
 912                 break;
 913         case 50 ... 99:
 914                 idx = 5;
 915                 break;
 916         case 20 ... 49:
 917                 idx = 4;
 918                 break;
 919         case 10 ... 19:
 920                 idx = 3;
 921                 break;
 922         case 4 ... 9:
 923                 idx = 2;
 924                 break;
 925         case 2 ... 3:
 926                 idx = 1;
 927         case 0 ... 1:
 928                 break;
 929         }
 930
 931         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 932         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 933 }
 934
 935 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 936 {
 937         int idx = 0;
 938
 939         switch (msec) {
 940         default:
 941                 idx = 11;
 942                 break;
 943         case 1000 ... 1999:
 944                 idx = 10;
 945                 break;
 946         case 750 ... 999:
 947                 idx = 9;
 948                 break;
 949         case 500 ... 749:
 950                 idx = 8;
 951                 break;
 952         case 250 ... 499:
 953                 idx = 7;
 954                 break;
 955         case 100 ... 249:
 956                 idx = 6;
 957                 break;
 958         case 50 ... 99:
 959                 idx = 5;
 960                 break;
 961         case 20 ... 49:
 962                 idx = 4;
 963                 break;
 964         case 10 ... 19:
 965                 idx = 3;
 966                 break;
 967         case 4 ... 9:
 968                 idx = 2;
 969                 break;
 970         case 2 ... 3:
 971                 idx = 1;
 972         case 0 ... 1:
 973                 break;
 974         }
 975
 976         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 977         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 978 }
 979
 980 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 981 {
 982         if (usec < 1000)
 983                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 984         else
 985                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 986 }
 987
 988 /*
 989  * Get next file to service by choosing one at random
 990  */
 991 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
 992                                            enum fio_file_flags goodf,
 993                                            enum fio_file_flags badf)
 994 {
 995         struct fio_file *f;
 996         int fno;
 997
 998         do {
 999                 int opened = 0;
1000                 unsigned long r;
1001
1002                 r = __rand(&td->next_file_state);
1003                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1004                                 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1005
1006                 f = td->files[fno];
1007                 if (fio_file_done(f))
1008                         continue;
1009
1010                 if (!fio_file_open(f)) {
1011                         int err;
1012
1013                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1014                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1015
1016                         err = td_io_open_file(td, f);
1017                         if (err)
1018                                 continue;
1019                         opened = 1;
1020                 }
1021
1022                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1023                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1024                         return f;
1025                 }
1026                 if (opened)
1027                         td_io_close_file(td, f);
1028         } while (1);
1029 }
1030
1031 /*
1032  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1033  */
1034 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1035                                          int badf)
1036 {
1037         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1038         struct fio_file *f;
1039
1040         do {
1041                 int opened = 0;
1042
1043                 f = td->files[td->next_file];
1044
1045                 td->next_file++;
1046                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1047                         td->next_file = 0;
1048
1049                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1050                 if (fio_file_done(f)) {
1051                         f = NULL;
1052                         continue;
1053                 }
1054
1055                 if (!fio_file_open(f)) {
1056                         int err;
1057
1058                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1059                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1060
1061                         err = td_io_open_file(td, f);
1062                         if (err) {
1063                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1064                                         err, f->file_name);
1065                                 f = NULL;
1066                                 continue;
1067                         }
1068                         opened = 1;
1069                 }
1070
1071                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1072                                                                 f->flags);
1073                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1074                         break;
1075
1076                 if (opened)
1077                         td_io_close_file(td, f);
1078
1079                 f = NULL;
1080         } while (td->next_file != old_next_file);
1081
1082         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1083         return f;
1084 }
1085
1086 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1087 {
1088         struct fio_file *f;
1089
1090         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1091
1092         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1093                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1094                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1095                                                   td->nr_done_files,
1096                                                   td->o.nr_files);
1097                 return NULL;
1098         }
1099
1100         f = td->file_service_file;
1101         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1102                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1103                         goto out;
1104                 if (td->file_service_left--)
1105                         goto out;
1106         }
1107
1108         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1109             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1110                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1111         else
1112                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1113
1114         if (IS_ERR(f))
1115                 return f;
1116
1117         td->file_service_file = f;
1118         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1119 out:
1120         if (f)
1121                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1122         else
1123                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1124         return f;
1125 }
1126
1127 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1128 {
1129         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1130                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1131
1132                 if (ops->get_next_file)
1133                         return ops->get_next_file(td);
1134         }
1135
1136         return __get_next_file(td);
1137 }
1138
1139 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1140 {
1141         struct fio_file *f;
1142
1143         do {
1144                 f = get_next_file(td);
1145                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1146                         return PTR_ERR(f);
1147
1148                 io_u->file = f;
1149                 get_file(f);
1150
1151                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1152                         break;
1153
1154                 put_file_log(td, f);
1155                 td_io_close_file(td, f);
1156                 io_u->file = NULL;
1157                 fio_file_set_done(f);
1158                 td->nr_done_files++;
1159                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1160                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1161         } while (1);
1162
1163         return 0;
1164 }
1165
1166 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1167                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1168 {
1169         if (!td->error)
1170                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1171         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1172         icd->error = ETIMEDOUT;
1173 }
1174
1175 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1176 {
1177         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1178         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1179         td->latency_failed = 0;
1180 }
1181
1182 /*
1183  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1184  * are at QD=1, then it's time to give up.
1185  */
1186 static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1187 {
1188         if (td->latency_qd == 1)
1189                 return 1;
1190
1191         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1192
1193         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1194                 td->latency_qd_low--;
1195
1196         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1197
1198         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1199
1200         /*
1201          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1202          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1203          */
1204         io_u_quiesce(td);
1205         lat_new_cycle(td);
1206         return 0;
1207 }
1208
1209 static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
1210 {
1211         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1212                 return __lat_target_failed(td);
1213
1214         td->latency_failed++;
1215         return 0;
1216 }
1217
1218 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1219 {
1220         td->latency_end_run = 0;
1221
1222         if (td->o.latency_target) {
1223                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1224                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1225                 td->latency_qd = 1;
1226                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1227                 td->latency_qd_low = 1;
1228                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1229         } else
1230                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1231 }
1232
1233 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1234 {
1235         if (!td->latency_end_run)
1236                 lat_target_init(td);
1237 }
1238
1239 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1240 {
1241         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1242         struct thread_options *o = &td->o;
1243
1244         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1245
1246         /*
1247          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1248          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1249          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1250          */
1251         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1252                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1253         else
1254                 td->latency_qd *= 2;
1255
1256         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1257                 td->latency_qd = o->iodepth;
1258
1259         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1260
1261         /*
1262          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1263          * we get only the results from the targeted depth.
1264          */
1265         if (td->latency_qd == qd) {
1266                 if (td->latency_end_run) {
1267                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1268                         td->done = 1;
1269                 } else {
1270                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1271                         io_u_quiesce(td);
1272                         td->latency_end_run = 1;
1273                         reset_all_stats(td);
1274                         reset_io_stats(td);
1275                 }
1276         }
1277
1278         lat_new_cycle(td);
1279 }
1280
1281 /*
1282  * Check if we can bump the queue depth
1283  */
1284 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1285 {
1286         uint64_t usec_window;
1287         uint64_t ios;
1288         double success_ios;
1289
1290         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1291         if (usec_window < td->o.latency_window)
1292                 return;
1293
1294         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1295         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1296         success_ios *= 100.0;
1297
1298         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1299
1300         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1301                 lat_target_success(td);
1302         else
1303                 __lat_target_failed(td);
1304 }
1305
1306 /*
1307  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1308  * using the full queue depth available.
1309  */
1310 int queue_full(const struct thread_data *td)
1311 {
1312         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1313
1314         if (qempty)
1315                 return 1;
1316         if (!td->o.latency_target)
1317                 return 0;
1318
1319         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1320 }
1321
1322 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1323 {
1324         struct io_u *io_u = NULL;
1325
1326         if (td->stop_io)
1327                 return NULL;
1328
1329         td_io_u_lock(td);
1330
1331 again:
1332         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1333                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1334         else if (!queue_full(td)) {
1335                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1336
1337                 io_u->file = NULL;
1338                 io_u->buflen = 0;
1339                 io_u->resid = 0;
1340                 io_u->end_io = NULL;
1341         }
1342
1343         if (io_u) {
1344                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1345                 io_u_clear(io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1346                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1347                                  IO_U_F_VER_LIST);
1348
1349                 io_u->error = 0;
1350                 io_u->acct_ddir = -1;
1351                 td->cur_depth++;
1352                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1353                 io_u_set(io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1354                 io_u->ipo = NULL;
1355         } else if (td_async_processing(td)) {
1356                 /*
1357                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1358                  * return one
1359                  */
1360                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1361                 assert(!pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock));
1362                 goto again;
1363         }
1364
1365         td_io_u_unlock(td);
1366         return io_u;
1367 }
1368
1369 static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1370 {
1371         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1372                 return 0;
1373
1374         if (td->trim_entries) {
1375                 int get_trim = 0;
1376
1377                 if (td->trim_batch) {
1378                         td->trim_batch--;
1379                         get_trim = 1;
1380                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1381                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1382                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1383                         if (!td->trim_batch)
1384                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1385                         get_trim = 1;
1386                 }
1387
1388                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1389                         return 1;
1390         }
1391
1392         return 0;
1393 }
1394
1395 static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1396 {
1397         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1398                 return 0;
1399
1400         if (td->io_hist_len) {
1401                 int get_verify = 0;
1402
1403                 if (td->verify_batch)
1404                         get_verify = 1;
1405                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1406                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1407                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1408                         if (!td->verify_batch)
1409                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1410                         get_verify = 1;
1411                 }
1412
1413                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1414                         td->verify_batch--;
1415                         return 1;
1416                 }
1417         }
1418
1419         return 0;
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1424  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1425  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1426  * we can expect from a device.
1427  */
1428 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1429 {
1430         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1431         uint64_t boffset;
1432         unsigned int offset;
1433         void *p, *end;
1434
1435         if (!nr_blocks)
1436                 return;
1437
1438         p = io_u->xfer_buf;
1439         boffset = io_u->offset;
1440         io_u->buf_filled_len = 0;
1441
1442         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1443                 /*
1444                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1445                  * the buffer, given by the product of the usec time
1446                  * and the actual offset.
1447                  */
1448                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1449                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1450                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1451                         offset -= sizeof(uint64_t);
1452                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1453
1454                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1455                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1456                 p += 512;
1457                 boffset += 512;
1458         }
1459 }
1460
1461 /*
1462  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1463  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1464  */
1465 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1466 {
1467         struct fio_file *f;
1468         struct io_u *io_u;
1469         int do_scramble = 0;
1470         long ret = 0;
1471
1472         io_u = __get_io_u(td);
1473         if (!io_u) {
1474                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1475                 return NULL;
1476         }
1477
1478         if (check_get_verify(td, io_u))
1479                 goto out;
1480         if (check_get_trim(td, io_u))
1481                 goto out;
1482
1483         /*
1484          * from a requeue, io_u already setup
1485          */
1486         if (io_u->file)
1487                 goto out;
1488
1489         /*
1490          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1491          */
1492         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1493                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1494                         goto err_put;
1495         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1496                 ret = -EBUSY;
1497                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1498                 goto err_put;
1499         }
1500
1501         f = io_u->file;
1502         if (!f) {
1503                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1504                 goto err_put;
1505         }
1506
1507         assert(fio_file_open(f));
1508
1509         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1510                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1511                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1512                         goto err_put;
1513                 }
1514
1515                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1516                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1517
1518                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1519                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1520                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1521                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1522                                         io_u->xfer_buflen);
1523                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1524                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1525                                 do_scramble = 1;
1526                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1527                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1528                                 do_scramble = 0;
1529                         }
1530                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1531                         /*
1532                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1533                          * buffer is used for writes it is refilled.
1534                          */
1535                         io_u->buf_filled_len = 0;
1536                 }
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Set io data pointers.
1541          */
1542         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1543         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1544
1545 out:
1546         assert(io_u->file);
1547         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1548                 if (!td->o.disable_slat)
1549                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1550                 if (do_scramble)
1551                         small_content_scramble(io_u);
1552                 return io_u;
1553         }
1554 err_put:
1555         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1556         put_io_u(td, io_u);
1557         return ERR_PTR(ret);
1558 }
1559
1560 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1561 {
1562         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1563
1564         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1565                 return;
1566
1567         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1568                 io_u->file ? " on file " : "",
1569                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1570                 strerror(io_u->error),
1571                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1572                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1573
1574         if (!td->error)
1575                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1576 }
1577
1578 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1579 {
1580         __io_u_log_error(td, io_u);
1581         if (td->parent)
1582                 __io_u_log_error(td, io_u);
1583 }
1584
1585 static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
1586 {
1587         return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
1588                 && td->o.disable_bw;
1589 }
1590
1591 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1592                                   struct io_completion_data *icd,
1593                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1594 {
1595         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1596         unsigned long lusec = 0;
1597
1598         if (no_reduce)
1599                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1600
1601         if (!td->o.disable_lat) {
1602                 unsigned long tusec;
1603
1604                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1605                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1606
1607                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1608                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1609
1610                         if (ops->io_u_lat)
1611                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1612                 }
1613
1614                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1615                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1616                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1617                         if (lat_target_failed(td))
1618                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1619                 }
1620         }
1621
1622         if (!td->o.disable_clat) {
1623                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1624                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1625         }
1626
1627         if (td->parent)
1628                 td = td->parent;
1629
1630         if (!td->o.disable_bw)
1631                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1632
1633         if (no_reduce)
1634                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1635
1636         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1637                 uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1638                 if (BLOCK_INFO_STATE(*info) < BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE) {
1639                         if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1640                                 *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED,
1641                                                 BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1642                         } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1643                                 *info = BLOCK_INFO_SET_STATE(BLOCK_STATE_WRITTEN,
1644                                                                 *info);
1645                         }
1646                 }
1647         }
1648 }
1649
1650 static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
1651 {
1652         uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
1653
1654         assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1655         bytes = td->this_io_bytes[ddir];
1656         bps = td->rate_bps[ddir];
1657         secs = bytes / bps;
1658         remainder = bytes % bps;
1659         return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
1660 }
1661
1662 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1663                          struct io_completion_data *icd)
1664 {
1665         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1666         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1667         struct fio_file *f = io_u->file;
1668
1669         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1670
1671         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1672         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1673
1674         /*
1675          * Mark IO ok to verify
1676          */
1677         if (io_u->ipo) {
1678                 /*
1679                  * Remove errored entry from the verification list
1680                  */
1681                 if (io_u->error)
1682                         unlog_io_piece(td, io_u);
1683                 else {
1684                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1685                         write_barrier();
1686                 }
1687         }
1688
1689         if (ddir_sync(ddir)) {
1690                 td->last_was_sync = 1;
1691                 if (f) {
1692                         f->first_write = -1ULL;
1693                         f->last_write = -1ULL;
1694                 }
1695                 return;
1696         }
1697
1698         td->last_was_sync = 0;
1699         td->last_ddir = ddir;
1700
1701         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1702                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1703                 const enum fio_ddir oddir = ddir ^ 1;
1704                 int ret;
1705
1706                 td->io_blocks[ddir]++;
1707                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1708                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1709
1710                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1711                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1712
1713                 if (ddir == DDIR_WRITE) {
1714                         if (f) {
1715                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1716                                     io_u->offset < f->first_write)
1717                                         f->first_write = io_u->offset;
1718                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1719                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1720                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1721                         }
1722                         if (td->last_write_comp) {
1723                                 int idx = td->last_write_idx++;
1724
1725                                 td->last_write_comp[idx] = io_u->offset;
1726                                 if (td->last_write_idx == td->o.iodepth)
1727                                         td->last_write_idx = 0;
1728                         }
1729                 }
1730
1731                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1732                                            td->runstate == TD_VERIFYING)) {
1733                         struct thread_data *__td = td;
1734
1735                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1736
1737                         if (td->parent)
1738                                 __td = td->parent;
1739
1740                         if (__should_check_rate(__td, ddir)) {
1741                                 __td->rate_pending_usleep[ddir] =
1742                                         (usec_for_io(__td, ddir) -
1743                                          utime_since_now(&__td->start));
1744                         }
1745                         if (ddir != DDIR_TRIM &&
1746                             __should_check_rate(__td, oddir)) {
1747                                 __td->rate_pending_usleep[oddir] =
1748                                         (usec_for_io(__td, oddir) -
1749                                          utime_since_now(&__td->start));
1750                         }
1751                 }
1752
1753                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1754
1755                 if (io_u->end_io) {
1756                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1757                         io_u = *io_u_ptr;
1758                         if (ret && !icd->error)
1759                                 icd->error = ret;
1760                 }
1761         } else if (io_u->error) {
1762                 icd->error = io_u->error;
1763                 io_u_log_error(td, io_u);
1764         }
1765         if (icd->error) {
1766                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1767
1768                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1769                         return;
1770
1771                 /*
1772                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1773                  * and clear all the errors.
1774                  */
1775                 update_error_count(td, icd->error);
1776                 td_clear_error(td);
1777                 icd->error = 0;
1778                 if (io_u)
1779                         io_u->error = 0;
1780         }
1781 }
1782
1783 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1784                      int nr)
1785 {
1786         int ddir;
1787
1788         if (!gtod_reduce(td))
1789                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1790
1791         icd->nr = nr;
1792
1793         icd->error = 0;
1794         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1795                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1796 }
1797
1798 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1799                           struct io_completion_data *icd)
1800 {
1801         struct io_u *io_u;
1802         int i;
1803
1804         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1805                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1806
1807                 io_completed(td, &io_u, icd);
1808
1809                 if (io_u)
1810                         put_io_u(td, io_u);
1811         }
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Complete a single io_u for the sync engines.
1816  */
1817 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1818 {
1819         struct io_completion_data icd;
1820         int ddir;
1821
1822         init_icd(td, &icd, 1);
1823         io_completed(td, &io_u, &icd);
1824
1825         if (io_u)
1826                 put_io_u(td, io_u);
1827
1828         if (icd.error) {
1829                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1830                 return -1;
1831         }
1832
1833         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1834                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1835
1836         return 0;
1837 }
1838
1839 /*
1840  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1841  */
1842 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
1843 {
1844         struct io_completion_data icd;
1845         struct timespec *tvp = NULL;
1846         int ret, ddir;
1847         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1848
1849         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1850
1851         if (!min_evts)
1852                 tvp = &ts;
1853         else if (min_evts > td->cur_depth)
1854                 min_evts = td->cur_depth;
1855
1856         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
1857         if (ret < 0) {
1858                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1859                 return ret;
1860         } else if (!ret)
1861                 return ret;
1862
1863         init_icd(td, &icd, ret);
1864         ios_completed(td, &icd);
1865         if (icd.error) {
1866                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1867                 return -1;
1868         }
1869
1870         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1871                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1872
1873         return 0;
1874 }
1875
1876 /*
1877  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1878  */
1879 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1880 {
1881         if (!td->o.disable_slat) {
1882                 unsigned long slat_time;
1883
1884                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1885                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1886                                 io_u->offset);
1887         }
1888 }
1889
1890 /*
1891  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1892  */
1893 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1894 {
1895         unsigned int v;
1896         unsigned long r;
1897
1898         if (!td->o.dedupe_percentage)
1899                 return &td->buf_state;
1900         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
1901                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
1902                 return &td->buf_state;
1903         }
1904
1905         r = __rand(&td->dedupe_state);
1906         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
1907
1908         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1909                 return &td->buf_state_prev;
1910
1911         return &td->buf_state;
1912 }
1913
1914 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1915 {
1916         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1917                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
1918         else if (rs == &td->buf_state)
1919                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1920 }
1921
1922 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1923                     unsigned int max_bs)
1924 {
1925         struct thread_options *o = &td->o;
1926
1927         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
1928                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1929                 struct frand_state *rs;
1930                 unsigned int left = max_bs;
1931
1932                 do {
1933                         rs = get_buf_state(td);
1934
1935                         min_write = min(min_write, left);
1936
1937                         if (perc) {
1938                                 unsigned int seg = min_write;
1939
1940                                 seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
1941                                 if (!seg)
1942                                         seg = min_write;
1943
1944                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc, seg,
1945                                         min_write, o->buffer_pattern,
1946                                                    o->buffer_pattern_bytes);
1947                         } else
1948                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
1949
1950                         buf += min_write;
1951                         left -= min_write;
1952                         save_buf_state(td, rs);
1953                 } while (left);
1954         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
1955                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
1956         else if (o->zero_buffers)
1957                 memset(buf, 0, max_bs);
1958         else
1959                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
1960 }
1961
1962 /*
1963  * "randomly" fill the buffer contents
1964  */
1965 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1966                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
1967 {
1968         io_u->buf_filled_len = 0;
1969         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
1970 }