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
  11 /*
  12  * Change this define to play with the timeout handling
  13  */
  14 #undef FIO_USE_TIMEOUT
  15
  16 struct io_completion_data {
  17         int nr;                         /* input */
  18
  19         int error;                      /* output */
  20         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  21         struct timeval time;            /* output */
  22 };
  23
  24 /*
  25  * The ->file_map[] 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 unsigned long long block)
  29 {
  30         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  31         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  32
  33         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  34
  35         return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
  36 }
  37
  38 /*
  39  * Mark a given offset as used in the map.
  40  */
  41 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  42 {
  43         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  44         struct fio_file *f = io_u->file;
  45         unsigned long long block;
  46         unsigned int blocks, nr_blocks;
  47
  48         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  49         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  50         blocks = 0;
  51
  52         while (nr_blocks) {
  53                 unsigned int this_blocks, mask;
  54                 unsigned int idx, bit;
  55
  56                 /*
  57                  * If we have a mixed random workload, we may
  58                  * encounter blocks we already did IO to.
  59                  */
  60                 if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  61                         break;
  62
  63                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  64                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  65
  66                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  67
  68                 this_blocks = nr_blocks;
  69                 if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
  70                         this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
  71
  72                 if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
  73                         mask = -1U;
  74                 else
  75                         mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
  76
  77                 fio_assert(td, !(f->file_map[idx] & mask));
  78                 f->file_map[idx] |= mask;
  79                 nr_blocks -= this_blocks;
  80                 blocks += this_blocks;
  81         }
  82
  83         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  84                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  85 }
  86
  87 static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  88                                      enum fio_ddir ddir)
  89 {
  90         unsigned long long max_blocks;
  91         unsigned long long max_size;
  92
  93         /*
  94          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  95          */
  96         max_size = f->io_size;
  97         if (max_size > f->real_file_size)
  98                 max_size = f->real_file_size;
  99
 100         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
 101         if (!max_blocks)
 102                 return 0;
 103
 104         return max_blocks;
 105 }
 106
 107 /*
 108  * Return the next free block in the map.
 109  */
 110 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 111                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 112 {
 113         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 114         int i;
 115
 116         i = f->last_free_lookup;
 117         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 118         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 119                 if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
 120                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 121                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 122                                 break;
 123                         f->last_free_lookup = i;
 124                         return 0;
 125                 }
 126
 127                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 128                 i++;
 129         }
 130
 131         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 132         return 1;
 133 }
 134
 135 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 136                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 137 {
 138         unsigned long long r;
 139         int loops = 5;
 140
 141         do {
 142                 r = os_random_long(&td->random_state);
 143                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 144                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 145                         * (r / ((unsigned long long) RAND_MAX + 1.0));
 146
 147                 /*
 148                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 149                  */
 150                 if (!file_randommap(td, f))
 151                         return 0;
 152
 153                 /*
 154                  * calculate map offset and check if it's free
 155                  */
 156                 if (random_map_free(f, *b))
 157                         return 0;
 158
 159                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 160                                                                         *b);
 161         } while (--loops);
 162
 163         /*
 164          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 165          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 166          * block from there.
 167          */
 168         loops = 10;
 169         do {
 170                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) * (r / (RAND_MAX+1.0));
 171                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 172                         return 0;
 173
 174                 r = os_random_long(&td->random_state);
 175         } while (--loops);
 176
 177         /*
 178          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 179          */
 180         f->last_free_lookup = 0;
 181         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 182 }
 183
 184 /*
 185  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 186  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 187  * the last io issued.
 188  */
 189 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 190 {
 191         struct fio_file *f = io_u->file;
 192         unsigned long long b;
 193         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 194
 195         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 196                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 197
 198                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 199                         return 1;
 200         } else {
 201                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 202                         if (!td_random(td) ||
 203                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 204                                 return 1;
 205                 } else
 206                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 207         }
 208
 209         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 210         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 211                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 212                                         io_u->offset, f->io_size);
 213                 return 1;
 214         }
 215
 216         io_u->offset += f->file_offset;
 217         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 218                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 219                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 220                 return 1;
 221         }
 222
 223         return 0;
 224 }
 225
 226 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 227 {
 228         const int ddir = io_u->ddir;
 229         unsigned int buflen = buflen; /* silence dumb gcc warning */
 230         long r;
 231
 232         if (td->o.min_bs[ddir] == td->o.max_bs[ddir])
 233                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 234         else {
 235                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 236                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 237                         buflen = (unsigned int)
 238                                         (1 + (double) (td->o.max_bs[ddir] - 1)
 239                                         * r / (RAND_MAX + 1.0));
 240                 } else {
 241                         long perc = 0;
 242                         unsigned int i;
 243
 244                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 245                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 246
 247                                 buflen = bsp->bs;
 248                                 perc += bsp->perc;
 249                                 if (r <= ((LONG_MAX / 100L) * perc))
 250                                         break;
 251                         }
 252                 }
 253                 if (!td->o.bs_unaligned) {
 254                         buflen = (buflen + td->o.min_bs[ddir] - 1)
 255                                         & ~(td->o.min_bs[ddir] - 1);
 256                 }
 257         }
 258
 259         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 260                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 261                                                 td->o.min_bs[ddir], ddir);
 262                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 263         }
 264
 265         return buflen;
 266 }
 267
 268 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 269 {
 270         unsigned int diff;
 271
 272         /*
 273          * we do time or byte based switch. this is needed because
 274          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 275          * whereas reads do not.
 276          */
 277         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 278         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 279 }
 280
 281 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 282 {
 283         unsigned int v;
 284         long r;
 285
 286         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 287         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 288         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 289                 return DDIR_READ;
 290
 291         return DDIR_WRITE;
 292 }
 293
 294 /*
 295  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 296  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 297  * necessary.
 298  */
 299 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 300 {
 301         if (td_rw(td)) {
 302                 /*
 303                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 304                  */
 305                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 306                         unsigned long long max_bytes;
 307                         enum fio_ddir ddir;
 308
 309                         /*
 310                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 311                          * one data direction, to avoid overflowing the
 312                          * ranges too much
 313                          */
 314                         ddir = get_rand_ddir(td);
 315                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 316                         if (max_bytes >=
 317                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 318                                 if (!td->rw_end_set[ddir])
 319                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 320
 321                                 ddir ^= 1;
 322                         }
 323
 324                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 325                                 set_rwmix_bytes(td);
 326
 327                         td->rwmix_ddir = ddir;
 328                 }
 329                 return td->rwmix_ddir;
 330         } else if (td_read(td))
 331                 return DDIR_READ;
 332         else
 333                 return DDIR_WRITE;
 334 }
 335
 336 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 337 {
 338         int ret = put_file(td, f);
 339
 340         if (ret)
 341                 td_verror(td, ret, "file close");
 342 }
 343
 344 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 345 {
 346         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 347         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 348
 349         if (io_u->file)
 350                 put_file_log(td, io_u->file);
 351
 352         io_u->file = NULL;
 353         list_del(&io_u->list);
 354         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 355         td->cur_depth--;
 356 }
 357
 358 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 359 {
 360         struct io_u *__io_u = *io_u;
 361
 362         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 363
 364         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 365         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 366                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 367
 368         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 369
 370         list_del(&__io_u->list);
 371         list_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 372         td->cur_depth--;
 373         *io_u = NULL;
 374 }
 375
 376 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 377 {
 378         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 379                 goto out;
 380
 381         /*
 382          * see if it's time to sync
 383          */
 384         if (td->o.fsync_blocks &&
 385            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 386              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 387                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 388                 goto out;
 389         }
 390
 391         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 392
 393         /*
 394          * See if it's time to switch to a new zone
 395          */
 396         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 397                 td->zone_bytes = 0;
 398                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 399                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 400         }
 401
 402         /*
 403          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 404          * position.
 405          */
 406         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 407                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 408                 return 1;
 409         }
 410
 411         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 412         if (!io_u->buflen) {
 413                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 414                 return 1;
 415         }
 416
 417         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 418                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 419                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 420                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 421                 return 1;
 422         }
 423
 424         /*
 425          * mark entry before potentially trimming io_u
 426          */
 427         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 428                 mark_random_map(td, io_u);
 429
 430         /*
 431          * If using a write iolog, store this entry.
 432          */
 433 out:
 434         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 435         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 436         log_io_u(td, io_u);
 437         return 0;
 438 }
 439
 440 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 441 {
 442         int index = 0;
 443
 444         switch (nr) {
 445         default:
 446                 index = 6;
 447                 break;
 448         case 33 ... 64:
 449                 index = 5;
 450                 break;
 451         case 17 ... 32:
 452                 index = 4;
 453                 break;
 454         case 9 ... 16:
 455                 index = 3;
 456                 break;
 457         case 5 ... 8:
 458                 index = 2;
 459                 break;
 460         case 1 ... 4:
 461                 index = 1;
 462         case 0:
 463                 break;
 464         }
 465
 466         map[index]++;
 467 }
 468
 469 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 470 {
 471         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 472         td->ts.total_submit++;
 473 }
 474
 475 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 476 {
 477         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 478         td->ts.total_complete++;
 479 }
 480
 481 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 482 {
 483         int index = 0;
 484
 485         switch (td->cur_depth) {
 486         default:
 487                 index = 6;
 488                 break;
 489         case 32 ... 63:
 490                 index = 5;
 491                 break;
 492         case 16 ... 31:
 493                 index = 4;
 494                 break;
 495         case 8 ... 15:
 496                 index = 3;
 497                 break;
 498         case 4 ... 7:
 499                 index = 2;
 500                 break;
 501         case 2 ... 3:
 502                 index = 1;
 503         case 1:
 504                 break;
 505         }
 506
 507         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 508 }
 509
 510 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 511 {
 512         int index = 0;
 513
 514         assert(usec < 1000);
 515
 516         switch (usec) {
 517         case 750 ... 999:
 518                 index = 9;
 519                 break;
 520         case 500 ... 749:
 521                 index = 8;
 522                 break;
 523         case 250 ... 499:
 524                 index = 7;
 525                 break;
 526         case 100 ... 249:
 527                 index = 6;
 528                 break;
 529         case 50 ... 99:
 530                 index = 5;
 531                 break;
 532         case 20 ... 49:
 533                 index = 4;
 534                 break;
 535         case 10 ... 19:
 536                 index = 3;
 537                 break;
 538         case 4 ... 9:
 539                 index = 2;
 540                 break;
 541         case 2 ... 3:
 542                 index = 1;
 543         case 0 ... 1:
 544                 break;
 545         }
 546
 547         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 548         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 549 }
 550
 551 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 552 {
 553         int index = 0;
 554
 555         switch (msec) {
 556         default:
 557                 index = 11;
 558                 break;
 559         case 1000 ... 1999:
 560                 index = 10;
 561                 break;
 562         case 750 ... 999:
 563                 index = 9;
 564                 break;
 565         case 500 ... 749:
 566                 index = 8;
 567                 break;
 568         case 250 ... 499:
 569                 index = 7;
 570                 break;
 571         case 100 ... 249:
 572                 index = 6;
 573                 break;
 574         case 50 ... 99:
 575                 index = 5;
 576                 break;
 577         case 20 ... 49:
 578                 index = 4;
 579                 break;
 580         case 10 ... 19:
 581                 index = 3;
 582                 break;
 583         case 4 ... 9:
 584                 index = 2;
 585                 break;
 586         case 2 ... 3:
 587                 index = 1;
 588         case 0 ... 1:
 589                 break;
 590         }
 591
 592         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 593         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 594 }
 595
 596 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 597 {
 598         if (usec < 1000)
 599                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 600         else
 601                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 602 }
 603
 604 /*
 605  * Get next file to service by choosing one at random
 606  */
 607 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 608                                            int badf)
 609 {
 610         struct fio_file *f;
 611         int fno;
 612
 613         do {
 614                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 615
 616                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 617                         * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 618                 f = td->files[fno];
 619                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 620                         continue;
 621
 622                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 623                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 624                         return f;
 625                 }
 626         } while (1);
 627 }
 628
 629 /*
 630  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 631  */
 632 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 633                                          int badf)
 634 {
 635         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 636         struct fio_file *f;
 637
 638         do {
 639                 f = td->files[td->next_file];
 640
 641                 td->next_file++;
 642                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 643                         td->next_file = 0;
 644
 645                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 646                         f = NULL;
 647                         continue;
 648                 }
 649
 650                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 651                         break;
 652
 653                 f = NULL;
 654         } while (td->next_file != old_next_file);
 655
 656         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 657         return f;
 658 }
 659
 660 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 661 {
 662         struct fio_file *f;
 663
 664         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 665
 666         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 667                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 668                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 669                                                   td->nr_done_files,
 670                                                   td->o.nr_files);
 671                 return NULL;
 672         }
 673
 674         f = td->file_service_file;
 675         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && td->file_service_left--)
 676                 goto out;
 677
 678         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 679                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 680         else
 681                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 682
 683         td->file_service_file = f;
 684         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 685 out:
 686         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 687         return f;
 688 }
 689
 690 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 691 {
 692         struct fio_file *f;
 693
 694         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 695                 return NULL;
 696
 697         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 698                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 699         else
 700                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 701
 702         return f;
 703 }
 704
 705 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 706 {
 707         struct fio_file *f;
 708
 709         do {
 710                 f = get_next_file(td);
 711                 if (!f)
 712                         return 1;
 713
 714 set_file:
 715                 io_u->file = f;
 716                 get_file(f);
 717
 718                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 719                         break;
 720
 721                 /*
 722                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 723                  * way we preserve queueing etc.
 724                  */
 725                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 726                         put_file_log(td, f);
 727                         fio_file_reset(f);
 728                         goto set_file;
 729                 }
 730
 731                 /*
 732                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 733                  * do that here.
 734                  */
 735                 io_u->file = NULL;
 736                 td_io_close_file(td, f);
 737                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 738                 td->nr_done_files++;
 739
 740                 /*
 741                  * probably not the right place to do this, but see
 742                  * if we need to open a new file
 743                  */
 744                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 745                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 746                         f = find_next_new_file(td);
 747
 748                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 749                                 return 1;
 750
 751                         goto set_file;
 752                 }
 753         } while (1);
 754
 755         return 0;
 756 }
 757
 758
 759 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 760 {
 761         struct io_u *io_u = NULL;
 762
 763         if (!list_empty(&td->io_u_requeues))
 764                 io_u = list_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 765         else if (!queue_full(td)) {
 766                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 767
 768                 io_u->buflen = 0;
 769                 io_u->resid = 0;
 770                 io_u->file = NULL;
 771                 io_u->end_io = NULL;
 772         }
 773
 774         if (io_u) {
 775                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 776                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 777
 778                 io_u->error = 0;
 779                 list_del(&io_u->list);
 780                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 781                 td->cur_depth++;
 782         }
 783
 784         return io_u;
 785 }
 786
 787 /*
 788  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 789  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 790  */
 791 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 792 {
 793         struct fio_file *f;
 794         struct io_u *io_u;
 795
 796         io_u = __get_io_u(td);
 797         if (!io_u) {
 798                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 799                 return NULL;
 800         }
 801
 802         /*
 803          * from a requeue, io_u already setup
 804          */
 805         if (io_u->file)
 806                 goto out;
 807
 808         /*
 809          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 810          */
 811         if (td->o.read_iolog_file) {
 812                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 813                         goto err_put;
 814         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 815                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 816                 goto err_put;
 817         }
 818
 819         f = io_u->file;
 820         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 821
 822         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 823                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 824                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 825                         goto err_put;
 826                 }
 827
 828                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 829
 830                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 831                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 832                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 833                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 834         }
 835
 836         /*
 837          * Set io data pointers.
 838          */
 839         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 840         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 841         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 842
 843 out:
 844         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 845                 fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 846                 return io_u;
 847         }
 848 err_put:
 849         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 850         put_io_u(td, io_u);
 851         return NULL;
 852 }
 853
 854 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 855 {
 856         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 857
 858         log_err("fio: io_u error");
 859
 860         if (io_u->file)
 861                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 862
 863         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 864
 865         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 866                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 867
 868         if (!td->error)
 869                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 870 }
 871
 872 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 873                          struct io_completion_data *icd)
 874 {
 875         unsigned long usec;
 876
 877         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 878
 879         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 880         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 881
 882         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 883                 td->last_was_sync = 1;
 884                 return;
 885         }
 886
 887         td->last_was_sync = 0;
 888
 889         if (!io_u->error) {
 890                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 891                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 892                 int ret;
 893
 894                 td->io_blocks[idx]++;
 895                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 896                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 897
 898                 usec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 899
 900                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 901                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 902                 io_u_mark_latency(td, usec);
 903
 904                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 905                     td->o.do_verify &&
 906                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 907                         log_io_piece(td, io_u);
 908
 909                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 910
 911                 if (io_u->end_io) {
 912                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 913                         if (ret && !icd->error)
 914                                 icd->error = ret;
 915                 }
 916         } else {
 917                 icd->error = io_u->error;
 918                 io_u_log_error(td, io_u);
 919         }
 920 }
 921
 922 static void init_icd(struct io_completion_data *icd, int nr)
 923 {
 924         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 925
 926         icd->nr = nr;
 927
 928         icd->error = 0;
 929         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 930 }
 931
 932 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 933                           struct io_completion_data *icd)
 934 {
 935         struct io_u *io_u;
 936         int i;
 937
 938         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 939                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 940
 941                 io_completed(td, io_u, icd);
 942                 put_io_u(td, io_u);
 943         }
 944 }
 945
 946 /*
 947  * Complete a single io_u for the sync engines.
 948  */
 949 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 950 {
 951         struct io_completion_data icd;
 952
 953         init_icd(&icd, 1);
 954         io_completed(td, io_u, &icd);
 955         put_io_u(td, io_u);
 956
 957         if (!icd.error)
 958                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 959
 960         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 961         return -1;
 962 }
 963
 964 /*
 965  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 966  */
 967 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events)
 968 {
 969         struct io_completion_data icd;
 970         struct timespec *tvp = NULL;
 971         int ret;
 972         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 973
 974         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_events);
 975
 976         if (!min_events)
 977                 tvp = &ts;
 978
 979         ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, tvp);
 980         if (ret < 0) {
 981                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
 982                 return ret;
 983         } else if (!ret)
 984                 return ret;
 985
 986         init_icd(&icd, ret);
 987         ios_completed(td, &icd);
 988         if (!icd.error)
 989                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 990
 991         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
 992         return -1;
 993 }
 994
 995 /*
 996  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
 997  */
 998 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 999 {
1000         unsigned long slat_time;
1001
1002         slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1003         add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
1004 }
1005
1006 /*
1007  * "randomly" fill the buffer contents
1008  */
1009 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1010                       unsigned int max_bs)
1011 {
1012         long *ptr = io_u->buf;
1013
1014         if (!td->o.zero_buffers) {
1015                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1016                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1017                         ptr++;
1018                 }
1019         } else
1020                 memset(ptr, 0, max_bs);
1021 }
1022
1023 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1024 void io_u_set_timeout(struct thread_data *td)
1025 {
1026         assert(td->cur_depth);
1027
1028         td->timer.it_interval.tv_sec = 0;
1029         td->timer.it_interval.tv_usec = 0;
1030         td->timer.it_value.tv_sec = IO_U_TIMEOUT + IO_U_TIMEOUT_INC;
1031         td->timer.it_value.tv_usec = 0;
1032         setitimer(ITIMER_REAL, &td->timer, NULL);
1033         fio_gettime(&td->timeout_end, NULL);
1034 }
1035
1036 static void io_u_dump(struct io_u *io_u)
1037 {
1038         unsigned long t_start = mtime_since_now(&io_u->start_time);
1039         unsigned long t_issue = mtime_since_now(&io_u->issue_time);
1040
1041         log_err("io_u=%p, t_start=%lu, t_issue=%lu\n", io_u, t_start, t_issue);
1042         log_err("  buf=%p/%p, len=%lu/%lu, offset=%llu\n", io_u->buf,
1043                                                 io_u->xfer_buf, io_u->buflen,
1044                                                 io_u->xfer_buflen,
1045                                                 io_u->offset);
1046         log_err("  ddir=%d, fname=%s\n", io_u->ddir, io_u->file->file_name);
1047 }
1048 #else
1049 void io_u_set_timeout(struct thread_data fio_unused *td)
1050 {
1051 }
1052 #endif
1053
1054 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1055 static void io_u_timeout_handler(int fio_unused sig)
1056 {
1057         struct thread_data *td, *__td;
1058         pid_t pid = getpid();
1059         struct list_head *entry;
1060         struct io_u *io_u;
1061         int i;
1062
1063         log_err("fio: io_u timeout\n");
1064
1065         /*
1066          * TLS would be nice...
1067          */
1068         td = NULL;
1069         for_each_td(__td, i) {
1070                 if (__td->pid == pid) {
1071                         td = __td;
1072                         break;
1073                 }
1074         }
1075
1076         if (!td) {
1077                 log_err("fio: io_u timeout, can't find job\n");
1078                 exit(1);
1079         }
1080
1081         if (!td->cur_depth) {
1082                 log_err("fio: timeout without pending work?\n");
1083                 return;
1084         }
1085
1086         log_err("fio: io_u timeout: job=%s, pid=%d\n", td->o.name, td->pid);
1087
1088         list_for_each(entry, &td->io_u_busylist) {
1089                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
1090
1091                 io_u_dump(io_u);
1092         }
1093
1094         td_verror(td, ETIMEDOUT, "io_u timeout");
1095         exit(1);
1096 }
1097 #endif
1098
1099 void io_u_init_timeout(void)
1100 {
1101 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1102         signal(SIGALRM, io_u_timeout_handler);
1103 #endif
1104 }