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 #include "minmax.h"
  17
  18 struct io_completion_data {
  19         int nr;                         /* input */
  20
  21         int error;                      /* output */
  22         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  23         struct timeval time;            /* output */
  24 };
  25
  26 /*
  27  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  28  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  29  */
  30 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  31 {
  32         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  33 }
  34
  35 /*
  36  * Mark a given offset as used in the map.
  37  */
  38 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  39 {
  40         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  41         struct fio_file *f = io_u->file;
  42         unsigned int nr_blocks;
  43         uint64_t block;
  44
  45         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  46         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  47
  48         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  49                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  50
  51         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  52                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  53 }
  54
  55 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  56                            enum fio_ddir ddir)
  57 {
  58         uint64_t max_blocks;
  59         uint64_t max_size;
  60
  61         assert(ddir_rw(ddir));
  62
  63         /*
  64          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  65          */
  66         max_size = f->io_size;
  67         if (max_size > f->real_file_size)
  68                 max_size = f->real_file_size;
  69
  70         if (td->o.zone_range)
  71                 max_size = td->o.zone_range;
  72
  73         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  74                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  75
  76         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  77         if (!max_blocks)
  78                 return 0;
  79
  80         return max_blocks;
  81 }
  82
  83 struct rand_off {
  84         struct flist_head list;
  85         uint64_t off;
  86 };
  87
  88 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  89                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
  90                                   uint64_t lastb)
  91 {
  92         uint64_t r;
  93
  94         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
  95             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
  96
  97                 r = __rand(&td->random_state);
  98
  99                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 100
 101                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
 102         } else {
 103                 uint64_t off = 0;
 104
 105                 assert(fio_file_lfsr(f));
 106
 107                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 108                         return 1;
 109
 110                 *b = off;
 111         }
 112
 113         /*
 114          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 115          */
 116         if (!file_randommap(td, f))
 117                 goto ret;
 118
 119         /*
 120          * calculate map offset and check if it's free
 121          */
 122         if (random_map_free(f, *b))
 123                 goto ret;
 124
 125         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 126                                                 (unsigned long long) *b);
 127
 128         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 129         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 130                 return 1;
 131 ret:
 132         return 0;
 133 }
 134
 135 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 136                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 137                                        uint64_t *b)
 138 {
 139         *b = zipf_next(&f->zipf);
 140         return 0;
 141 }
 142
 143 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 144                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 145                                          uint64_t *b)
 146 {
 147         *b = pareto_next(&f->zipf);
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 152                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 153                                         uint64_t *b)
 154 {
 155         *b = gauss_next(&f->gauss);
 156         return 0;
 157 }
 158
 159 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
 160                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 161                                         uint64_t *b)
 162 {
 163         unsigned int v, send, stotal;
 164         uint64_t offset, lastb;
 165         static int warned;
 166         struct zone_split_index *zsi;
 167
 168         lastb = last_block(td, f, ddir);
 169         if (!lastb)
 170                 return 1;
 171
 172         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 173 bail:
 174                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 175         }
 176
 177         /*
 178          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 179          */
 180         v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
 181
 182         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 183         stotal = zsi->size_perc_prev;
 184         send = zsi->size_perc;
 185
 186         /*
 187          * Should never happen
 188          */
 189         if (send == -1U) {
 190                 if (!warned) {
 191                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 192                         warned = 1;
 193                 }
 194                 goto bail;
 195         }
 196
 197         /*
 198          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
 199          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
 200          * the start, in percent.
 201          */
 202         if (stotal)
 203                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
 204         else
 205                 offset = 0;
 206
 207         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
 208
 209         /*
 210          * Generate index from 0..send-of-lastb
 211          */
 212         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
 213                 return 1;
 214
 215         /*
 216          * Add our start offset, if any
 217          */
 218         if (offset)
 219                 *b += offset;
 220
 221         return 0;
 222 }
 223
 224 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 225 {
 226         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 227         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 228
 229         return r1->off - r2->off;
 230 }
 231
 232 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 233                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 234 {
 235         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
 236                 uint64_t lastb;
 237
 238                 lastb = last_block(td, f, ddir);
 239                 if (!lastb)
 240                         return 1;
 241
 242                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 243         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 244                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 245         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 246                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 247         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 248                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 249         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
 250                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 251
 252         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 253         return 1;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 258  * specified.
 259  */
 260 static inline bool should_sort_io(struct thread_data *td)
 261 {
 262         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 263                 return false;
 264         if (!td_random(td))
 265                 return false;
 266         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 267                 return false;
 268         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
 269             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64)
 270                 return false;
 271
 272         return true;
 273 }
 274
 275 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 276 {
 277         unsigned int v;
 278
 279         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 280                 return true;
 281
 282         v = rand32_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 283
 284         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 285 }
 286
 287 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 288                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 289 {
 290         struct rand_off *r;
 291         int i, ret = 1;
 292
 293         if (!should_sort_io(td))
 294                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 295
 296         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 297 fetch:
 298                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 299                 flist_del(&r->list);
 300                 *b = r->off;
 301                 free(r);
 302                 return 0;
 303         }
 304
 305         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 306                 r = malloc(sizeof(*r));
 307
 308                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 309                 if (ret) {
 310                         free(r);
 311                         break;
 312                 }
 313
 314                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 315         }
 316
 317         if (ret && !i)
 318                 return ret;
 319
 320         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 321         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 322         goto fetch;
 323 }
 324
 325 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 326                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 327 {
 328         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 329                 return 0;
 330
 331         if (td->o.time_based) {
 332                 fio_file_reset(td, f);
 333                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 334                         return 0;
 335         }
 336
 337         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 338                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 339                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 340         return 1;
 341 }
 342
 343 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 344                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 345 {
 346         struct thread_options *o = &td->o;
 347
 348         assert(ddir_rw(ddir));
 349
 350         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 351             o->time_based) {
 352                 struct thread_options *o = &td->o;
 353                 uint64_t io_size = f->io_size + (f->io_size % o->min_bs[ddir]);
 354
 355                 if (io_size > f->last_pos[ddir])
 356                         f->last_pos[ddir] = 0;
 357                 else
 358                         f->last_pos[ddir] = f->last_pos[ddir] - io_size;
 359         }
 360
 361         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 362                 uint64_t pos;
 363
 364                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 365                         f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 366
 367                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 368                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 369                         pos += o->ddir_seq_add;
 370
 371                         /*
 372                          * If we reach beyond the end of the file
 373                          * with holed IO, wrap around to the
 374                          * beginning again.
 375                          */
 376                         if (pos >= f->real_file_size)
 377                                 pos = f->file_offset;
 378                 }
 379
 380                 *offset = pos;
 381                 return 0;
 382         }
 383
 384         return 1;
 385 }
 386
 387 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 388                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 389                           unsigned int *is_random)
 390 {
 391         struct fio_file *f = io_u->file;
 392         uint64_t b, offset;
 393         int ret;
 394
 395         assert(ddir_rw(ddir));
 396
 397         b = offset = -1ULL;
 398
 399         if (rw_seq) {
 400                 if (td_random(td)) {
 401                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 402                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 403                                 *is_random = 1;
 404                         } else {
 405                                 *is_random = 0;
 406                                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 407                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 408                                 if (ret)
 409                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 410                         }
 411                 } else {
 412                         *is_random = 0;
 413                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 414                 }
 415         } else {
 416                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 417                 *is_random = 0;
 418
 419                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 420                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 421                         if (ret) {
 422                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 423                                 *is_random = 0;
 424                         }
 425                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 426                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 427                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 428                         else
 429                                 offset = 0;
 430                         ret = 0;
 431                 } else {
 432                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 433                         ret = 1;
 434                 }
 435         }
 436
 437         if (!ret) {
 438                 if (offset != -1ULL)
 439                         io_u->offset = offset;
 440                 else if (b != -1ULL)
 441                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 442                 else {
 443                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 444                         ret = 1;
 445                 }
 446         }
 447
 448         return ret;
 449 }
 450
 451 /*
 452  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 453  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 454  * the last io issued.
 455  */
 456 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 457                              unsigned int *is_random)
 458 {
 459         struct fio_file *f = io_u->file;
 460         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 461         int rw_seq_hit = 0;
 462
 463         assert(ddir_rw(ddir));
 464
 465         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 466                 rw_seq_hit = 1;
 467                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 468         }
 469
 470         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 471                 return 1;
 472
 473         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 474                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 475                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 476                                         (unsigned long long) f->io_size);
 477                 return 1;
 478         }
 479
 480         io_u->offset += f->file_offset;
 481         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 482                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 483                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 484                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 485                 return 1;
 486         }
 487
 488         return 0;
 489 }
 490
 491 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 492                            unsigned int *is_random)
 493 {
 494         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 495                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 496
 497                 if (ops->fill_io_u_off)
 498                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 499         }
 500
 501         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 502 }
 503
 504 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 505                              unsigned int buflen)
 506 {
 507         struct fio_file *f = io_u->file;
 508
 509         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 510 }
 511
 512 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 513                                       unsigned int is_random)
 514 {
 515         int ddir = io_u->ddir;
 516         unsigned int buflen = 0;
 517         unsigned int minbs, maxbs;
 518         uint64_t frand_max;
 519         unsigned long r;
 520
 521         assert(ddir_rw(ddir));
 522
 523         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 524                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 525
 526         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 527         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 528
 529         if (minbs == maxbs)
 530                 return minbs;
 531
 532         /*
 533          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 534          */
 535         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 536                 return 0;
 537
 538         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state);
 539         do {
 540                 r = __rand(&td->bsrange_state);
 541
 542                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 543                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 544                                         (r / (frand_max + 1.0)));
 545                         if (buflen < minbs)
 546                                 buflen = minbs;
 547                 } else {
 548                         long perc = 0;
 549                         unsigned int i;
 550
 551                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 552                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 553
 554                                 buflen = bsp->bs;
 555                                 perc += bsp->perc;
 556                                 if ((r * 100UL <= frand_max * perc) &&
 557                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 558                                         break;
 559                         }
 560                 }
 561
 562                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 563                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 564                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 565
 566                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 567                         buflen &= ~(minbs - 1);
 568
 569         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 570
 571         return buflen;
 572 }
 573
 574 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 575                                     unsigned int is_random)
 576 {
 577         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 578                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 579
 580                 if (ops->fill_io_u_size)
 581                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 582         }
 583
 584         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 585 }
 586
 587 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 588 {
 589         unsigned int diff;
 590
 591         /*
 592          * we do time or byte based switch. this is needed because
 593          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 594          * whereas reads do not.
 595          */
 596         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 597         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 598 }
 599
 600 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 601 {
 602         unsigned int v;
 603
 604         v = rand32_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 605
 606         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 607                 return DDIR_READ;
 608
 609         return DDIR_WRITE;
 610 }
 611
 612 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 613 {
 614         int completed = 0;
 615
 616         /*
 617          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 618          * not to skew our latency numbers.
 619          *
 620          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 621          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 622          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 623          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 624          */
 625         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
 626                 int fio_unused ret;
 627
 628                 ret = td_io_commit(td);
 629         }
 630
 631         while (td->io_u_in_flight) {
 632                 int fio_unused ret;
 633
 634                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 635                 if (ret > 0)
 636                         completed += ret;
 637         }
 638
 639         return completed;
 640 }
 641
 642 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 643 {
 644         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 645         long usec, now;
 646
 647         assert(ddir_rw(ddir));
 648         now = utime_since_now(&td->start);
 649
 650         /*
 651          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
 652          */
 653         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
 654                 return ddir;
 655
 656         /*
 657          * We are ahead of rate in this direction. See if we
 658          * should switch.
 659          */
 660         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 661                 /*
 662                  * Other direction is behind rate, switch
 663                  */
 664                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
 665                         return odir;
 666
 667                 /*
 668                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min
 669                  * switch if necissary
 670                  */
 671                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
 672                         td->rate_next_io_time[odir]) {
 673                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 674                 } else {
 675                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
 676                         ddir = odir;
 677                 }
 678         } else
 679                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 680
 681         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 682                 io_u_quiesce(td);
 683
 684         usec = usec_sleep(td, usec);
 685
 686         return ddir;
 687 }
 688
 689 /*
 690  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 691  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 692  * necessary.
 693  */
 694 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 695 {
 696         enum fio_ddir ddir;
 697
 698         /*
 699          * see if it's time to fsync
 700          */
 701         if (td->o.fsync_blocks &&
 702            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 703              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 704                 return DDIR_SYNC;
 705
 706         /*
 707          * see if it's time to fdatasync
 708          */
 709         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 710            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 711              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 712                 return DDIR_DATASYNC;
 713
 714         /*
 715          * see if it's time to sync_file_range
 716          */
 717         if (td->sync_file_range_nr &&
 718            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 719              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 720                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 721
 722         if (td_rw(td)) {
 723                 /*
 724                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 725                  */
 726                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 727                         /*
 728                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 729                          * one data direction, to avoid overflowing the
 730                          * ranges too much
 731                          */
 732                         ddir = get_rand_ddir(td);
 733
 734                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 735                                 set_rwmix_bytes(td);
 736
 737                         td->rwmix_ddir = ddir;
 738                 }
 739                 ddir = td->rwmix_ddir;
 740         } else if (td_read(td))
 741                 ddir = DDIR_READ;
 742         else if (td_write(td))
 743                 ddir = DDIR_WRITE;
 744         else
 745                 ddir = DDIR_TRIM;
 746
 747         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 748         return td->rwmix_ddir;
 749 }
 750
 751 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 752 {
 753         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 754
 755         if (td_trimwrite(td)) {
 756                 struct fio_file *f = io_u->file;
 757                 if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
 758                         ddir = DDIR_TRIM;
 759                 else
 760                         ddir = DDIR_WRITE;
 761         }
 762
 763         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 764
 765         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 766             td->o.barrier_blocks &&
 767            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 768              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 769                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BARRIER);
 770 }
 771
 772 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 773 {
 774         unsigned int ret = put_file(td, f);
 775
 776         if (ret)
 777                 td_verror(td, ret, "file close");
 778 }
 779
 780 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 781 {
 782         if (td->parent)
 783                 td = td->parent;
 784
 785         td_io_u_lock(td);
 786
 787         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 788                 put_file_log(td, io_u->file);
 789
 790         io_u->file = NULL;
 791         io_u_set(io_u, IO_U_F_FREE);
 792
 793         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 794                 td->cur_depth--;
 795                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 796         }
 797         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 798         td_io_u_unlock(td);
 799         td_io_u_free_notify(td);
 800 }
 801
 802 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 803 {
 804         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 805         put_io_u(td, io_u);
 806 }
 807
 808 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 809 {
 810         struct io_u *__io_u = *io_u;
 811         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 812
 813         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 814
 815         if (td->parent)
 816                 td = td->parent;
 817
 818         td_io_u_lock(td);
 819
 820         io_u_set(__io_u, IO_U_F_FREE);
 821         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 822                 td->io_issues[ddir]--;
 823
 824         io_u_clear(__io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 825         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 826                 td->cur_depth--;
 827                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 828         }
 829
 830         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 831         td_io_u_unlock(td);
 832         td_io_u_free_notify(td);
 833         *io_u = NULL;
 834 }
 835
 836 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 837 {
 838         unsigned int is_random;
 839
 840         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 841                 goto out;
 842
 843         set_rw_ddir(td, io_u);
 844
 845         /*
 846          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 847          */
 848         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 849                 goto out;
 850
 851         /*
 852          * See if it's time to switch to a new zone
 853          */
 854         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 855                 struct fio_file *f = io_u->file;
 856
 857                 td->zone_bytes = 0;
 858                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 859
 860                 /*
 861                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 862                  */
 863                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 864                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 865                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 866                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 867         }
 868
 869         /*
 870          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 871          * position.
 872          */
 873         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 874                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 875                 return 1;
 876         }
 877
 878         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 879         if (!io_u->buflen) {
 880                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 881                 return 1;
 882         }
 883
 884         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 885                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 886                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 887                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 888                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 889                 return 1;
 890         }
 891
 892         /*
 893          * mark entry before potentially trimming io_u
 894          */
 895         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 896                 mark_random_map(td, io_u);
 897
 898 out:
 899         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 900         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 901         return 0;
 902 }
 903
 904 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 905 {
 906         int idx = 0;
 907
 908         switch (nr) {
 909         default:
 910                 idx = 6;
 911                 break;
 912         case 33 ... 64:
 913                 idx = 5;
 914                 break;
 915         case 17 ... 32:
 916                 idx = 4;
 917                 break;
 918         case 9 ... 16:
 919                 idx = 3;
 920                 break;
 921         case 5 ... 8:
 922                 idx = 2;
 923                 break;
 924         case 1 ... 4:
 925                 idx = 1;
 926         case 0:
 927                 break;
 928         }
 929
 930         map[idx]++;
 931 }
 932
 933 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 934 {
 935         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 936         td->ts.total_submit++;
 937 }
 938
 939 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 940 {
 941         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 942         td->ts.total_complete++;
 943 }
 944
 945 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 946 {
 947         int idx = 0;
 948
 949         switch (td->cur_depth) {
 950         default:
 951                 idx = 6;
 952                 break;
 953         case 32 ... 63:
 954                 idx = 5;
 955                 break;
 956         case 16 ... 31:
 957                 idx = 4;
 958                 break;
 959         case 8 ... 15:
 960                 idx = 3;
 961                 break;
 962         case 4 ... 7:
 963                 idx = 2;
 964                 break;
 965         case 2 ... 3:
 966                 idx = 1;
 967         case 1:
 968                 break;
 969         }
 970
 971         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 972 }
 973
 974 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 975 {
 976         int idx = 0;
 977
 978         assert(usec < 1000);
 979
 980         switch (usec) {
 981         case 750 ... 999:
 982                 idx = 9;
 983                 break;
 984         case 500 ... 749:
 985                 idx = 8;
 986                 break;
 987         case 250 ... 499:
 988                 idx = 7;
 989                 break;
 990         case 100 ... 249:
 991                 idx = 6;
 992                 break;
 993         case 50 ... 99:
 994                 idx = 5;
 995                 break;
 996         case 20 ... 49:
 997                 idx = 4;
 998                 break;
 999         case 10 ... 19:
1000                 idx = 3;
1001                 break;
1002         case 4 ... 9:
1003                 idx = 2;
1004                 break;
1005         case 2 ... 3:
1006                 idx = 1;
1007         case 0 ... 1:
1008                 break;
1009         }
1010
1011         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1012         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1013 }
1014
1015 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
1016 {
1017         int idx = 0;
1018
1019         switch (msec) {
1020         default:
1021                 idx = 11;
1022                 break;
1023         case 1000 ... 1999:
1024                 idx = 10;
1025                 break;
1026         case 750 ... 999:
1027                 idx = 9;
1028                 break;
1029         case 500 ... 749:
1030                 idx = 8;
1031                 break;
1032         case 250 ... 499:
1033                 idx = 7;
1034                 break;
1035         case 100 ... 249:
1036                 idx = 6;
1037                 break;
1038         case 50 ... 99:
1039                 idx = 5;
1040                 break;
1041         case 20 ... 49:
1042                 idx = 4;
1043                 break;
1044         case 10 ... 19:
1045                 idx = 3;
1046                 break;
1047         case 4 ... 9:
1048                 idx = 2;
1049                 break;
1050         case 2 ... 3:
1051                 idx = 1;
1052         case 0 ... 1:
1053                 break;
1054         }
1055
1056         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1057         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1058 }
1059
1060 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
1061 {
1062         if (usec < 1000)
1063                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
1064         else
1065                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Get next file to service by choosing one at random
1070  */
1071 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1072                                            enum fio_file_flags goodf,
1073                                            enum fio_file_flags badf)
1074 {
1075         uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1076         struct fio_file *f;
1077         int fno;
1078
1079         do {
1080                 int opened = 0;
1081                 unsigned long r;
1082
1083                 r = __rand(&td->next_file_state);
1084                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1085                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1086
1087                 f = td->files[fno];
1088                 if (fio_file_done(f))
1089                         continue;
1090
1091                 if (!fio_file_open(f)) {
1092                         int err;
1093
1094                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1095                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1096
1097                         err = td_io_open_file(td, f);
1098                         if (err)
1099                                 continue;
1100                         opened = 1;
1101                 }
1102
1103                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1104                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1105                         return f;
1106                 }
1107                 if (opened)
1108                         td_io_close_file(td, f);
1109         } while (1);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1114  */
1115 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1116                                          int badf)
1117 {
1118         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1119         struct fio_file *f;
1120
1121         do {
1122                 int opened = 0;
1123
1124                 f = td->files[td->next_file];
1125
1126                 td->next_file++;
1127                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1128                         td->next_file = 0;
1129
1130                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1131                 if (fio_file_done(f)) {
1132                         f = NULL;
1133                         continue;
1134                 }
1135
1136                 if (!fio_file_open(f)) {
1137                         int err;
1138
1139                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1140                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1141
1142                         err = td_io_open_file(td, f);
1143                         if (err) {
1144                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1145                                         err, f->file_name);
1146                                 f = NULL;
1147                                 continue;
1148                         }
1149                         opened = 1;
1150                 }
1151
1152                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1153                                                                 f->flags);
1154                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1155                         break;
1156
1157                 if (opened)
1158                         td_io_close_file(td, f);
1159
1160                 f = NULL;
1161         } while (td->next_file != old_next_file);
1162
1163         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1164         return f;
1165 }
1166
1167 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1168 {
1169         struct fio_file *f;
1170
1171         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1172
1173         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1174                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1175                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1176                                                   td->nr_done_files,
1177                                                   td->o.nr_files);
1178                 return NULL;
1179         }
1180
1181         f = td->file_service_file;
1182         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1183                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1184                         goto out;
1185                 if (td->file_service_left--)
1186                         goto out;
1187         }
1188
1189         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1190             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1191                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1192         else
1193                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1194
1195         if (IS_ERR(f))
1196                 return f;
1197
1198         td->file_service_file = f;
1199         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1200 out:
1201         if (f)
1202                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1203         else
1204                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1205         return f;
1206 }
1207
1208 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1209 {
1210         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1211                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1212
1213                 if (ops->get_next_file)
1214                         return ops->get_next_file(td);
1215         }
1216
1217         return __get_next_file(td);
1218 }
1219
1220 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1221 {
1222         struct fio_file *f;
1223
1224         do {
1225                 f = get_next_file(td);
1226                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1227                         return PTR_ERR(f);
1228
1229                 io_u->file = f;
1230                 get_file(f);
1231
1232                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1233                         break;
1234
1235                 put_file_log(td, f);
1236                 td_io_close_file(td, f);
1237                 io_u->file = NULL;
1238                 fio_file_set_done(f);
1239                 td->nr_done_files++;
1240                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1241                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1242         } while (1);
1243
1244         return 0;
1245 }
1246
1247 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1248                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1249 {
1250         if (!td->error)
1251                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1252         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1253         icd->error = ETIMEDOUT;
1254 }
1255
1256 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1257 {
1258         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1259         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1260         td->latency_failed = 0;
1261 }
1262
1263 /*
1264  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1265  * are at QD=1, then it's time to give up.
1266  */
1267 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1268 {
1269         if (td->latency_qd == 1)
1270                 return true;
1271
1272         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1273
1274         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1275                 td->latency_qd_low--;
1276
1277         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1278
1279         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1280
1281         /*
1282          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1283          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1284          */
1285         io_u_quiesce(td);
1286         lat_new_cycle(td);
1287         return false;
1288 }
1289
1290 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1291 {
1292         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1293                 return __lat_target_failed(td);
1294
1295         td->latency_failed++;
1296         return false;
1297 }
1298
1299 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1300 {
1301         td->latency_end_run = 0;
1302
1303         if (td->o.latency_target) {
1304                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1305                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1306                 td->latency_qd = 1;
1307                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1308                 td->latency_qd_low = 1;
1309                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1310         } else
1311                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1312 }
1313
1314 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1315 {
1316         if (!td->latency_end_run)
1317                 lat_target_init(td);
1318 }
1319
1320 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1321 {
1322         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1323         struct thread_options *o = &td->o;
1324
1325         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1326
1327         /*
1328          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1329          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1330          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1331          */
1332         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1333                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1334         else
1335                 td->latency_qd *= 2;
1336
1337         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1338                 td->latency_qd = o->iodepth;
1339
1340         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1341
1342         /*
1343          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1344          * we get only the results from the targeted depth.
1345          */
1346         if (td->latency_qd == qd) {
1347                 if (td->latency_end_run) {
1348                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1349                         td->done = 1;
1350                 } else {
1351                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1352                         io_u_quiesce(td);
1353                         td->latency_end_run = 1;
1354                         reset_all_stats(td);
1355                         reset_io_stats(td);
1356                 }
1357         }
1358
1359         lat_new_cycle(td);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Check if we can bump the queue depth
1364  */
1365 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1366 {
1367         uint64_t usec_window;
1368         uint64_t ios;
1369         double success_ios;
1370
1371         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1372         if (usec_window < td->o.latency_window)
1373                 return;
1374
1375         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1376         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1377         success_ios *= 100.0;
1378
1379         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1380
1381         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1382                 lat_target_success(td);
1383         else
1384                 __lat_target_failed(td);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1389  * using the full queue depth available.
1390  */
1391 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1392 {
1393         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1394
1395         if (qempty)
1396                 return true;
1397         if (!td->o.latency_target)
1398                 return false;
1399
1400         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1401 }
1402
1403 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1404 {
1405         struct io_u *io_u = NULL;
1406
1407         if (td->stop_io)
1408                 return NULL;
1409
1410         td_io_u_lock(td);
1411
1412 again:
1413         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1414                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1415         else if (!queue_full(td)) {
1416                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1417
1418                 io_u->file = NULL;
1419                 io_u->buflen = 0;
1420                 io_u->resid = 0;
1421                 io_u->end_io = NULL;
1422         }
1423
1424         if (io_u) {
1425                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1426                 io_u_clear(io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1427                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1428                                  IO_U_F_VER_LIST);
1429
1430                 io_u->error = 0;
1431                 io_u->acct_ddir = -1;
1432                 td->cur_depth++;
1433                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1434                 io_u_set(io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1435                 io_u->ipo = NULL;
1436         } else if (td_async_processing(td)) {
1437                 /*
1438                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1439                  * return one
1440                  */
1441                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1442                 assert(!pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock));
1443                 goto again;
1444         }
1445
1446         td_io_u_unlock(td);
1447         return io_u;
1448 }
1449
1450 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1451 {
1452         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1453                 return false;
1454
1455         if (td->trim_entries) {
1456                 int get_trim = 0;
1457
1458                 if (td->trim_batch) {
1459                         td->trim_batch--;
1460                         get_trim = 1;
1461                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1462                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1463                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1464                         if (!td->trim_batch)
1465                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1466                         get_trim = 1;
1467                 }
1468
1469                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1470                         return true;
1471         }
1472
1473         return false;
1474 }
1475
1476 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1477 {
1478         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1479                 return false;
1480
1481         if (td->io_hist_len) {
1482                 int get_verify = 0;
1483
1484                 if (td->verify_batch)
1485                         get_verify = 1;
1486                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1487                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1488                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1489                         if (!td->verify_batch)
1490                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1491                         get_verify = 1;
1492                 }
1493
1494                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1495                         td->verify_batch--;
1496                         return true;
1497                 }
1498         }
1499
1500         return false;
1501 }
1502
1503 /*
1504  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1505  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1506  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1507  * we can expect from a device.
1508  */
1509 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1510 {
1511         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1512         uint64_t boffset;
1513         unsigned int offset;
1514         void *p, *end;
1515
1516         if (!nr_blocks)
1517                 return;
1518
1519         p = io_u->xfer_buf;
1520         boffset = io_u->offset;
1521         io_u->buf_filled_len = 0;
1522
1523         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1524                 /*
1525                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1526                  * the buffer, given by the product of the usec time
1527                  * and the actual offset.
1528                  */
1529                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1530                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1531                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1532                         offset -= sizeof(uint64_t);
1533                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1534
1535                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1536                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1537                 p += 512;
1538                 boffset += 512;
1539         }
1540 }
1541
1542 /*
1543  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1544  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1545  */
1546 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1547 {
1548         struct fio_file *f;
1549         struct io_u *io_u;
1550         int do_scramble = 0;
1551         long ret = 0;
1552
1553         io_u = __get_io_u(td);
1554         if (!io_u) {
1555                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1556                 return NULL;
1557         }
1558
1559         if (check_get_verify(td, io_u))
1560                 goto out;
1561         if (check_get_trim(td, io_u))
1562                 goto out;
1563
1564         /*
1565          * from a requeue, io_u already setup
1566          */
1567         if (io_u->file)
1568                 goto out;
1569
1570         /*
1571          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1572          */
1573         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1574                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1575                         goto err_put;
1576         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1577                 ret = -EBUSY;
1578                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1579                 goto err_put;
1580         }
1581
1582         f = io_u->file;
1583         if (!f) {
1584                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1585                 goto err_put;
1586         }
1587
1588         assert(fio_file_open(f));
1589
1590         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1591                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1592                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1593                         goto err_put;
1594                 }
1595
1596                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1597                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1598
1599                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1600                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1601                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1602                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1603                                         io_u->buflen);
1604                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1605                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1606                                 do_scramble = 1;
1607                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1608                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1609                                 do_scramble = 0;
1610                         }
1611                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1612                         /*
1613                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1614                          * buffer is used for writes it is refilled.
1615                          */
1616                         io_u->buf_filled_len = 0;
1617                 }
1618         }
1619
1620         /*
1621          * Set io data pointers.
1622          */
1623         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1624         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1625
1626 out:
1627         assert(io_u->file);
1628         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1629                 if (!td->o.disable_lat)
1630                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1631                 if (do_scramble)
1632                         small_content_scramble(io_u);
1633                 return io_u;
1634         }
1635 err_put:
1636         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1637         put_io_u(td, io_u);
1638         return ERR_PTR(ret);
1639 }
1640
1641 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1642 {
1643         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1644
1645         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1646                 return;
1647
1648         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1649                 io_u->file ? " on file " : "",
1650                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1651                 strerror(io_u->error),
1652                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1653                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1654
1655         if (td->io_ops->errdetails) {
1656                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1657
1658                 log_err("fio: %s\n", err);
1659                 free(err);
1660         }
1661
1662         if (!td->error)
1663                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1664 }
1665
1666 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1667 {
1668         __io_u_log_error(td, io_u);
1669         if (td->parent)
1670                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1671 }
1672
1673 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1674 {
1675         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1676                         || td->o.gtod_reduce;
1677 }
1678
1679 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1680                                   struct io_completion_data *icd,
1681                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1682 {
1683         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1684         unsigned long lusec = 0;
1685
1686         if (td->parent)
1687                 td = td->parent;
1688
1689         if (no_reduce)
1690                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1691
1692         if (!td->o.disable_lat) {
1693                 unsigned long tusec;
1694
1695                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1696                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1697
1698                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1699                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1700
1701                         if (ops->io_u_lat)
1702                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1703                 }
1704
1705                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1706                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1707                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1708                         if (lat_target_failed(td))
1709                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1710                 }
1711         }
1712
1713         if (!td->o.disable_clat) {
1714                 add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1715                 io_u_mark_latency(td, lusec);
1716         }
1717
1718         if (!td->o.disable_bw)
1719                 add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1720
1721         if (no_reduce)
1722                 add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
1723
1724         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1725                 uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1726                 if (BLOCK_INFO_STATE(*info) < BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE) {
1727                         if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1728                                 *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED,
1729                                                 BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1730                         } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1731                                 *info = BLOCK_INFO_SET_STATE(BLOCK_STATE_WRITTEN,
1732                                                                 *info);
1733                         }
1734                 }
1735         }
1736 }
1737
1738 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1739                          struct io_completion_data *icd)
1740 {
1741         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1742         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1743         struct fio_file *f = io_u->file;
1744
1745         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1746
1747         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1748         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1749
1750         /*
1751          * Mark IO ok to verify
1752          */
1753         if (io_u->ipo) {
1754                 /*
1755                  * Remove errored entry from the verification list
1756                  */
1757                 if (io_u->error)
1758                         unlog_io_piece(td, io_u);
1759                 else {
1760                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1761                         write_barrier();
1762                 }
1763         }
1764
1765         if (ddir_sync(ddir)) {
1766                 td->last_was_sync = 1;
1767                 if (f) {
1768                         f->first_write = -1ULL;
1769                         f->last_write = -1ULL;
1770                 }
1771                 return;
1772         }
1773
1774         td->last_was_sync = 0;
1775         td->last_ddir = ddir;
1776
1777         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1778                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1779                 int ret;
1780
1781                 td->io_blocks[ddir]++;
1782                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1783                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1784
1785                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1786                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1787
1788                 if (ddir == DDIR_WRITE) {
1789                         if (f) {
1790                                 if (f->first_write == -1ULL ||
1791                                     io_u->offset < f->first_write)
1792                                         f->first_write = io_u->offset;
1793                                 if (f->last_write == -1ULL ||
1794                                     ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
1795                                         f->last_write = io_u->offset + bytes;
1796                         }
1797                         if (td->last_write_comp) {
1798                                 int idx = td->last_write_idx++;
1799
1800                                 td->last_write_comp[idx] = io_u->offset;
1801                                 if (td->last_write_idx == td->o.iodepth)
1802                                         td->last_write_idx = 0;
1803                         }
1804                 }
1805
1806                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1807                                            td->runstate == TD_VERIFYING))
1808                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1809
1810                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1811
1812                 if (io_u->end_io) {
1813                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1814                         io_u = *io_u_ptr;
1815                         if (ret && !icd->error)
1816                                 icd->error = ret;
1817                 }
1818         } else if (io_u->error) {
1819                 icd->error = io_u->error;
1820                 io_u_log_error(td, io_u);
1821         }
1822         if (icd->error) {
1823                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1824
1825                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1826                         return;
1827
1828                 /*
1829                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1830                  * and clear all the errors.
1831                  */
1832                 update_error_count(td, icd->error);
1833                 td_clear_error(td);
1834                 icd->error = 0;
1835                 if (io_u)
1836                         io_u->error = 0;
1837         }
1838 }
1839
1840 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1841                      int nr)
1842 {
1843         int ddir;
1844
1845         if (!gtod_reduce(td))
1846                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1847
1848         icd->nr = nr;
1849
1850         icd->error = 0;
1851         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1852                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1853 }
1854
1855 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1856                           struct io_completion_data *icd)
1857 {
1858         struct io_u *io_u;
1859         int i;
1860
1861         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1862                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1863
1864                 io_completed(td, &io_u, icd);
1865
1866                 if (io_u)
1867                         put_io_u(td, io_u);
1868         }
1869 }
1870
1871 /*
1872  * Complete a single io_u for the sync engines.
1873  */
1874 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1875 {
1876         struct io_completion_data icd;
1877         int ddir;
1878
1879         init_icd(td, &icd, 1);
1880         io_completed(td, &io_u, &icd);
1881
1882         if (io_u)
1883                 put_io_u(td, io_u);
1884
1885         if (icd.error) {
1886                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1887                 return -1;
1888         }
1889
1890         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1891                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1892
1893         return 0;
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1898  */
1899 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
1900 {
1901         struct io_completion_data icd;
1902         struct timespec *tvp = NULL;
1903         int ret, ddir;
1904         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1905
1906         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1907
1908         if (!min_evts)
1909                 tvp = &ts;
1910         else if (min_evts > td->cur_depth)
1911                 min_evts = td->cur_depth;
1912
1913         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
1914          * set incorrectly */
1915         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
1916         if (ret < 0) {
1917                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1918                 return ret;
1919         } else if (!ret)
1920                 return ret;
1921
1922         init_icd(td, &icd, ret);
1923         ios_completed(td, &icd);
1924         if (icd.error) {
1925                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1926                 return -1;
1927         }
1928
1929         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1930                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1931
1932         return ret;
1933 }
1934
1935 /*
1936  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1937  */
1938 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1939 {
1940         if (!td->o.disable_slat) {
1941                 unsigned long slat_time;
1942
1943                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1944
1945                 if (td->parent)
1946                         td = td->parent;
1947
1948                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1949                                 io_u->offset);
1950         }
1951 }
1952
1953 /*
1954  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1955  */
1956 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1957 {
1958         unsigned int v;
1959
1960         if (!td->o.dedupe_percentage)
1961                 return &td->buf_state;
1962         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
1963                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
1964                 return &td->buf_state;
1965         }
1966
1967         v = rand32_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
1968
1969         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1970                 return &td->buf_state_prev;
1971
1972         return &td->buf_state;
1973 }
1974
1975 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1976 {
1977         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1978                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
1979         else if (rs == &td->buf_state)
1980                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1981 }
1982
1983 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1984                     unsigned int max_bs)
1985 {
1986         struct thread_options *o = &td->o;
1987
1988         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
1989                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
1990                 struct frand_state *rs;
1991                 unsigned int left = max_bs;
1992                 unsigned int this_write;
1993
1994                 do {
1995                         rs = get_buf_state(td);
1996
1997                         min_write = min(min_write, left);
1998
1999                         if (perc) {
2000                                 this_write = min_not_zero(min_write,
2001                                                         td->o.compress_chunk);
2002
2003                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2004                                         this_write, this_write,
2005                                         o->buffer_pattern,
2006                                         o->buffer_pattern_bytes);
2007                         } else {
2008                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
2009                                 this_write = min_write;
2010                         }
2011
2012                         buf += this_write;
2013                         left -= this_write;
2014                         save_buf_state(td, rs);
2015                 } while (left);
2016         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2017                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2018         else if (o->zero_buffers)
2019                 memset(buf, 0, max_bs);
2020         else
2021                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2022 }
2023
2024 /*
2025  * "randomly" fill the buffer contents
2026  */
2027 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2028                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
2029 {
2030         io_u->buf_filled_len = 0;
2031         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2032 }