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