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