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