io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15 #include "lib/pow2.h"
  16 #include "minmax.h"
  17
  18 struct io_completion_data {
  19         int nr;                         /* input */
  20
  21         int error;                      /* output */
  22         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  23         struct timeval time;            /* output */
  24 };
  25
  26 /*
  27  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  28  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  29  */
  30 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  31 {
  32         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  33 }
  34
  35 /*
  36  * Mark a given offset as used in the map.
  37  */
  38 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  39 {
  40         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  41         struct fio_file *f = io_u->file;
  42         unsigned int nr_blocks;
  43         uint64_t block;
  44
  45         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  46         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  47
  48         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  49                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  50
  51         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  52                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  53 }
  54
  55 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  56                            enum fio_ddir ddir)
  57 {
  58         uint64_t max_blocks;
  59         uint64_t max_size;
  60
  61         assert(ddir_rw(ddir));
  62
  63         /*
  64          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  65          */
  66         max_size = f->io_size;
  67         if (max_size > f->real_file_size)
  68                 max_size = f->real_file_size;
  69
  70         if (td->o.zone_range)
  71                 max_size = td->o.zone_range;
  72
  73         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  74                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  75
  76         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  77         if (!max_blocks)
  78                 return 0;
  79
  80         return max_blocks;
  81 }
  82
  83 struct rand_off {
  84         struct flist_head list;
  85         uint64_t off;
  86 };
  87
  88 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  89                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
  90                                   uint64_t lastb)
  91 {
  92         uint64_t r;
  93
  94         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
  95             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
  96
  97                 r = __rand(&td->random_state);
  98
  99                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 100
 101                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
 102         } else {
 103                 uint64_t off = 0;
 104
 105                 assert(fio_file_lfsr(f));
 106
 107                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 108                         return 1;
 109
 110                 *b = off;
 111         }
 112
 113         /*
 114          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 115          */
 116         if (!file_randommap(td, f))
 117                 goto ret;
 118
 119         /*
 120          * calculate map offset and check if it's free
 121          */
 122         if (random_map_free(f, *b))
 123                 goto ret;
 124
 125         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 126                                                 (unsigned long long) *b);
 127
 128         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 129         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 130                 return 1;
 131 ret:
 132         return 0;
 133 }
 134
 135 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 136                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 137                                        uint64_t *b)
 138 {
 139         *b = zipf_next(&f->zipf);
 140         return 0;
 141 }
 142
 143 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 144                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 145                                          uint64_t *b)
 146 {
 147         *b = pareto_next(&f->zipf);
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 152                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 153                                         uint64_t *b)
 154 {
 155         *b = gauss_next(&f->gauss);
 156         return 0;
 157 }
 158
 159 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
 160                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 161                                         uint64_t *b)
 162 {
 163         unsigned int v, send, stotal;
 164         uint64_t offset, lastb;
 165         static int warned;
 166         struct zone_split_index *zsi;
 167
 168         lastb = last_block(td, f, ddir);
 169         if (!lastb)
 170                 return 1;
 171
 172         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 173 bail:
 174                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 175         }
 176
 177         /*
 178          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 179          */
 180         v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
 181
 182         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 183         stotal = zsi->size_perc_prev;
 184         send = zsi->size_perc;
 185
 186         /*
 187          * Should never happen
 188          */
 189         if (send == -1U) {
 190                 if (!warned) {
 191                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 192                         warned = 1;
 193                 }
 194                 goto bail;
 195         }
 196
 197         /*
 198          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
 199          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
 200          * the start, in percent.
 201          */
 202         if (stotal)
 203                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
 204         else
 205                 offset = 0;
 206
 207         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
 208
 209         /*
 210          * Generate index from 0..send-of-lastb
 211          */
 212         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
 213                 return 1;
 214
 215         /*
 216          * Add our start offset, if any
 217          */
 218         if (offset)
 219                 *b += offset;
 220
 221         return 0;
 222 }
 223
 224 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 225 {
 226         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 227         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 228
 229         return r1->off - r2->off;
 230 }
 231
 232 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 233                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 234 {
 235         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
 236                 uint64_t lastb;
 237
 238                 lastb = last_block(td, f, ddir);
 239                 if (!lastb)
 240                         return 1;
 241
 242                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 243         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 244                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 245         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 246                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 247         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 248                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 249         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
 250                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 251
 252         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 253         return 1;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 258  * specified.
 259  */
 260 static inline bool should_sort_io(struct thread_data *td)
 261 {
 262         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 263                 return false;
 264         if (!td_random(td))
 265                 return false;
 266         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 267                 return false;
 268         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
 269             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64)
 270                 return false;
 271
 272         return true;
 273 }
 274
 275 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 276 {
 277         unsigned int v;
 278
 279         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 280                 return true;
 281
 282         v = rand32_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 283
 284         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 285 }
 286
 287 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 288                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 289 {
 290         struct rand_off *r;
 291         int i, ret = 1;
 292
 293         if (!should_sort_io(td))
 294                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 295
 296         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 297 fetch:
 298                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 299                 flist_del(&r->list);
 300                 *b = r->off;
 301                 free(r);
 302                 return 0;
 303         }
 304
 305         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 306                 r = malloc(sizeof(*r));
 307
 308                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 309                 if (ret) {
 310                         free(r);
 311                         break;
 312                 }
 313
 314                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 315         }
 316
 317         if (ret && !i)
 318                 return ret;
 319
 320         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 321         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 322         goto fetch;
 323 }
 324
 325 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 326                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 327 {
 328         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 329                 return 0;
 330
 331         if (td->o.time_based) {
 332                 fio_file_reset(td, f);
 333                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 334                         return 0;
 335         }
 336
 337         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 338                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 339                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 340         return 1;
 341 }
 342
 343 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 344                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 345 {
 346         struct thread_options *o = &td->o;
 347
 348         assert(ddir_rw(ddir));
 349
 350         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 351             o->time_based) {
 352                 struct thread_options *o = &td->o;
 353                 uint64_t io_size = f->io_size + (f->io_size % o->min_bs[ddir]);
 354
 355                 if (io_size > f->last_pos[ddir])
 356                         f->last_pos[ddir] = 0;
 357                 else
 358                         f->last_pos[ddir] = f->last_pos[ddir] - io_size;
 359         }
 360
 361         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 362                 uint64_t pos;
 363
 364                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
 365                         f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 366
 367                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 368                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 369                         pos += o->ddir_seq_add;
 370
 371                         /*
 372                          * If we reach beyond the end of the file
 373                          * with holed IO, wrap around to the
 374                          * beginning again. If we're doing backwards IO,
 375                          * wrap to the end.
 376                          */
 377                         if (pos >= f->real_file_size) {
 378                                 if (o->ddir_seq_add > 0)
 379                                         pos = f->file_offset;
 380                                 else
 381                                         pos = f->real_file_size + o->ddir_seq_add;
 382                         }
 383                 }
 384
 385                 *offset = pos;
 386                 return 0;
 387         }
 388
 389         return 1;
 390 }
 391
 392 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 393                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 394                           unsigned int *is_random)
 395 {
 396         struct fio_file *f = io_u->file;
 397         uint64_t b, offset;
 398         int ret;
 399
 400         assert(ddir_rw(ddir));
 401
 402         b = offset = -1ULL;
 403
 404         if (rw_seq) {
 405                 if (td_random(td)) {
 406                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 407                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 408                                 *is_random = 1;
 409                         } else {
 410                                 *is_random = 0;
 411                                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 412                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 413                                 if (ret)
 414                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 415                         }
 416                 } else {
 417                         *is_random = 0;
 418                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 419                 }
 420         } else {
 421                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 422                 *is_random = 0;
 423
 424                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 425                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 426                         if (ret) {
 427                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 428                                 *is_random = 0;
 429                         }
 430                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 431                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 432                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 433                         else
 434                                 offset = 0;
 435                         ret = 0;
 436                 } else {
 437                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 438                         ret = 1;
 439                 }
 440         }
 441
 442         if (!ret) {
 443                 if (offset != -1ULL)
 444                         io_u->offset = offset;
 445                 else if (b != -1ULL)
 446                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 447                 else {
 448                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 449                         ret = 1;
 450                 }
 451         }
 452
 453         return ret;
 454 }
 455
 456 /*
 457  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 458  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 459  * the last io issued.
 460  */
 461 static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 462                              unsigned int *is_random)
 463 {
 464         struct fio_file *f = io_u->file;
 465         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 466         int rw_seq_hit = 0;
 467
 468         assert(ddir_rw(ddir));
 469
 470         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 471                 rw_seq_hit = 1;
 472                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 473         }
 474
 475         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 476                 return 1;
 477
 478         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 479                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 480                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 481                                         (unsigned long long) f->io_size);
 482                 return 1;
 483         }
 484
 485         io_u->offset += f->file_offset;
 486         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 487                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 488                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 489                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 490                 return 1;
 491         }
 492
 493         return 0;
 494 }
 495
 496 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 497                            unsigned int *is_random)
 498 {
 499         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 500                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 501
 502                 if (ops->fill_io_u_off)
 503                         return ops->fill_io_u_off(td, io_u, is_random);
 504         }
 505
 506         return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 507 }
 508
 509 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 510                              unsigned int buflen)
 511 {
 512         struct fio_file *f = io_u->file;
 513
 514         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 515 }
 516
 517 static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 518                                       unsigned int is_random)
 519 {
 520         int ddir = io_u->ddir;
 521         unsigned int buflen = 0;
 522         unsigned int minbs, maxbs;
 523         uint64_t frand_max;
 524         unsigned long r;
 525
 526         assert(ddir_rw(ddir));
 527
 528         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 529                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE: DDIR_READ;
 530
 531         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 532         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 533
 534         if (minbs == maxbs)
 535                 return minbs;
 536
 537         /*
 538          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 539          */
 540         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 541                 return 0;
 542
 543         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state);
 544         do {
 545                 r = __rand(&td->bsrange_state);
 546
 547                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 548                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 549                                         (r / (frand_max + 1.0)));
 550                         if (buflen < minbs)
 551                                 buflen = minbs;
 552                 } else {
 553                         long perc = 0;
 554                         unsigned int i;
 555
 556                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 557                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 558
 559                                 buflen = bsp->bs;
 560                                 perc += bsp->perc;
 561                                 if ((r * 100UL <= frand_max * perc) &&
 562                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 563                                         break;
 564                         }
 565                 }
 566
 567                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 568                         buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
 569                                 ~(td->o.verify_interval - 1);
 570
 571                 if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
 572                         buflen &= ~(minbs - 1);
 573
 574         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 575
 576         return buflen;
 577 }
 578
 579 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 580                                     unsigned int is_random)
 581 {
 582         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
 583                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
 584
 585                 if (ops->fill_io_u_size)
 586                         return ops->fill_io_u_size(td, io_u, is_random);
 587         }
 588
 589         return __get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 590 }
 591
 592 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 593 {
 594         unsigned int diff;
 595
 596         /*
 597          * we do time or byte based switch. this is needed because
 598          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 599          * whereas reads do not.
 600          */
 601         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 602         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 603 }
 604
 605 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 606 {
 607         unsigned int v;
 608
 609         v = rand32_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 610
 611         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 612                 return DDIR_READ;
 613
 614         return DDIR_WRITE;
 615 }
 616
 617 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 618 {
 619         int completed = 0;
 620
 621         /*
 622          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 623          * not to skew our latency numbers.
 624          *
 625          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 626          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 627          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 628          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 629          */
 630         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
 631                 int fio_unused ret;
 632
 633                 ret = td_io_commit(td);
 634         }
 635
 636         while (td->io_u_in_flight) {
 637                 int fio_unused ret;
 638
 639                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 640                 if (ret > 0)
 641                         completed += ret;
 642         }
 643
 644         return completed;
 645 }
 646
 647 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 648 {
 649         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 650         long usec, now;
 651
 652         assert(ddir_rw(ddir));
 653         now = utime_since_now(&td->start);
 654
 655         /*
 656          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
 657          */
 658         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
 659                 return ddir;
 660
 661         /*
 662          * We are ahead of rate in this direction. See if we
 663          * should switch.
 664          */
 665         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 666                 /*
 667                  * Other direction is behind rate, switch
 668                  */
 669                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
 670                         return odir;
 671
 672                 /*
 673                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min
 674                  * switch if necissary
 675                  */
 676                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
 677                         td->rate_next_io_time[odir]) {
 678                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 679                 } else {
 680                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
 681                         ddir = odir;
 682                 }
 683         } else
 684                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 685
 686         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 687                 io_u_quiesce(td);
 688
 689         usec = usec_sleep(td, usec);
 690
 691         return ddir;
 692 }
 693
 694 /*
 695  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 696  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 697  * necessary.
 698  */
 699 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 700 {
 701         enum fio_ddir ddir;
 702
 703         /*
 704          * see if it's time to fsync
 705          */
 706         if (td->o.fsync_blocks &&
 707            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 708              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 709                 return DDIR_SYNC;
 710
 711         /*
 712          * see if it's time to fdatasync
 713          */
 714         if (td->o.fdatasync_blocks &&
 715            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
 716              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 717                 return DDIR_DATASYNC;
 718
 719         /*
 720          * see if it's time to sync_file_range
 721          */
 722         if (td->sync_file_range_nr &&
 723            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
 724              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
 725                 return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 726
 727         if (td_rw(td)) {
 728                 /*
 729                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 730                  */
 731                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 732                         /*
 733                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 734                          * one data direction, to avoid overflowing the
 735                          * ranges too much
 736                          */
 737                         ddir = get_rand_ddir(td);
 738
 739                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 740                                 set_rwmix_bytes(td);
 741
 742                         td->rwmix_ddir = ddir;
 743                 }
 744                 ddir = td->rwmix_ddir;
 745         } else if (td_read(td))
 746                 ddir = DDIR_READ;
 747         else if (td_write(td))
 748                 ddir = DDIR_WRITE;
 749         else
 750                 ddir = DDIR_TRIM;
 751
 752         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 753         return td->rwmix_ddir;
 754 }
 755
 756 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 757 {
 758         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 759
 760         if (td_trimwrite(td)) {
 761                 struct fio_file *f = io_u->file;
 762                 if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
 763                         ddir = DDIR_TRIM;
 764                 else
 765                         ddir = DDIR_WRITE;
 766         }
 767
 768         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 769
 770         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
 771             td->o.barrier_blocks &&
 772            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 773              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 774                 io_u_set(io_u, IO_U_F_BARRIER);
 775 }
 776
 777 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 778 {
 779         unsigned int ret = put_file(td, f);
 780
 781         if (ret)
 782                 td_verror(td, ret, "file close");
 783 }
 784
 785 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 786 {
 787         if (td->parent)
 788                 td = td->parent;
 789
 790         td_io_u_lock(td);
 791
 792         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 793                 put_file_log(td, io_u->file);
 794
 795         io_u->file = NULL;
 796         io_u_set(io_u, IO_U_F_FREE);
 797
 798         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 799                 td->cur_depth--;
 800                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 801         }
 802         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 803         td_io_u_unlock(td);
 804         td_io_u_free_notify(td);
 805 }
 806
 807 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 808 {
 809         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 810         put_io_u(td, io_u);
 811 }
 812
 813 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 814 {
 815         struct io_u *__io_u = *io_u;
 816         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 817
 818         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 819
 820         if (td->parent)
 821                 td = td->parent;
 822
 823         td_io_u_lock(td);
 824
 825         io_u_set(__io_u, IO_U_F_FREE);
 826         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 827                 td->io_issues[ddir]--;
 828
 829         io_u_clear(__io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 830         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 831                 td->cur_depth--;
 832                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 833         }
 834
 835         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 836         td_io_u_unlock(td);
 837         td_io_u_free_notify(td);
 838         *io_u = NULL;
 839 }
 840
 841 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 842 {
 843         unsigned int is_random;
 844
 845         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 846                 goto out;
 847
 848         set_rw_ddir(td, io_u);
 849
 850         /*
 851          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 852          */
 853         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 854                 goto out;
 855
 856         /*
 857          * See if it's time to switch to a new zone
 858          */
 859         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 860                 struct fio_file *f = io_u->file;
 861
 862                 td->zone_bytes = 0;
 863                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 864
 865                 /*
 866                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 867                  */
 868                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 869                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 870                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 871                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 872         }
 873
 874         /*
 875          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 876          * position.
 877          */
 878         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 879                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 880                 return 1;
 881         }
 882
 883         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 884         if (!io_u->buflen) {
 885                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 886                 return 1;
 887         }
 888
 889         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 890                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 891                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n",
 892                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 893                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 894                 return 1;
 895         }
 896
 897         /*
 898          * mark entry before potentially trimming io_u
 899          */
 900         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 901                 mark_random_map(td, io_u);
 902
 903 out:
 904         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 905         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 906         return 0;
 907 }
 908
 909 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 910 {
 911         int idx = 0;
 912
 913         switch (nr) {
 914         default:
 915                 idx = 6;
 916                 break;
 917         case 33 ... 64:
 918                 idx = 5;
 919                 break;
 920         case 17 ... 32:
 921                 idx = 4;
 922                 break;
 923         case 9 ... 16:
 924                 idx = 3;
 925                 break;
 926         case 5 ... 8:
 927                 idx = 2;
 928                 break;
 929         case 1 ... 4:
 930                 idx = 1;
 931         case 0:
 932                 break;
 933         }
 934
 935         map[idx]++;
 936 }
 937
 938 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 939 {
 940         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 941         td->ts.total_submit++;
 942 }
 943
 944 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 945 {
 946         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 947         td->ts.total_complete++;
 948 }
 949
 950 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 951 {
 952         int idx = 0;
 953
 954         switch (td->cur_depth) {
 955         default:
 956                 idx = 6;
 957                 break;
 958         case 32 ... 63:
 959                 idx = 5;
 960                 break;
 961         case 16 ... 31:
 962                 idx = 4;
 963                 break;
 964         case 8 ... 15:
 965                 idx = 3;
 966                 break;
 967         case 4 ... 7:
 968                 idx = 2;
 969                 break;
 970         case 2 ... 3:
 971                 idx = 1;
 972         case 1:
 973                 break;
 974         }
 975
 976         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 977 }
 978
 979 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 980 {
 981         int idx = 0;
 982
 983         assert(usec < 1000);
 984
 985         switch (usec) {
 986         case 750 ... 999:
 987                 idx = 9;
 988                 break;
 989         case 500 ... 749:
 990                 idx = 8;
 991                 break;
 992         case 250 ... 499:
 993                 idx = 7;
 994                 break;
 995         case 100 ... 249:
 996                 idx = 6;
 997                 break;
 998         case 50 ... 99:
 999                 idx = 5;
1000                 break;
1001         case 20 ... 49:
1002                 idx = 4;
1003                 break;
1004         case 10 ... 19:
1005                 idx = 3;
1006                 break;
1007         case 4 ... 9:
1008                 idx = 2;
1009                 break;
1010         case 2 ... 3:
1011                 idx = 1;
1012         case 0 ... 1:
1013                 break;
1014         }
1015
1016         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1017         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1018 }
1019
1020 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
1021 {
1022         int idx = 0;
1023
1024         switch (msec) {
1025         default:
1026                 idx = 11;
1027                 break;
1028         case 1000 ... 1999:
1029                 idx = 10;
1030                 break;
1031         case 750 ... 999:
1032                 idx = 9;
1033                 break;
1034         case 500 ... 749:
1035                 idx = 8;
1036                 break;
1037         case 250 ... 499:
1038                 idx = 7;
1039                 break;
1040         case 100 ... 249:
1041                 idx = 6;
1042                 break;
1043         case 50 ... 99:
1044                 idx = 5;
1045                 break;
1046         case 20 ... 49:
1047                 idx = 4;
1048                 break;
1049         case 10 ... 19:
1050                 idx = 3;
1051                 break;
1052         case 4 ... 9:
1053                 idx = 2;
1054                 break;
1055         case 2 ... 3:
1056                 idx = 1;
1057         case 0 ... 1:
1058                 break;
1059         }
1060
1061         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1062         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1063 }
1064
1065 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
1066 {
1067         if (usec < 1000)
1068                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
1069         else
1070                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Get next file to service by choosing one at random
1075  */
1076 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1077                                            enum fio_file_flags goodf,
1078                                            enum fio_file_flags badf)
1079 {
1080         uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1081         struct fio_file *f;
1082         int fno;
1083
1084         do {
1085                 int opened = 0;
1086                 unsigned long r;
1087
1088                 r = __rand(&td->next_file_state);
1089                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1090                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1091
1092                 f = td->files[fno];
1093                 if (fio_file_done(f))
1094                         continue;
1095
1096                 if (!fio_file_open(f)) {
1097                         int err;
1098
1099                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1100                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1101
1102                         err = td_io_open_file(td, f);
1103                         if (err)
1104                                 continue;
1105                         opened = 1;
1106                 }
1107
1108                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1109                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1110                         return f;
1111                 }
1112                 if (opened)
1113                         td_io_close_file(td, f);
1114         } while (1);
1115 }
1116
1117 /*
1118  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1119  */
1120 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1121                                          int badf)
1122 {
1123         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1124         struct fio_file *f;
1125
1126         do {
1127                 int opened = 0;
1128
1129                 f = td->files[td->next_file];
1130
1131                 td->next_file++;
1132                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1133                         td->next_file = 0;
1134
1135                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1136                 if (fio_file_done(f)) {
1137                         f = NULL;
1138                         continue;
1139                 }
1140
1141                 if (!fio_file_open(f)) {
1142                         int err;
1143
1144                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1145                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1146
1147                         err = td_io_open_file(td, f);
1148                         if (err) {
1149                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1150                                         err, f->file_name);
1151                                 f = NULL;
1152                                 continue;
1153                         }
1154                         opened = 1;
1155                 }
1156
1157                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1158                                                                 f->flags);
1159                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1160                         break;
1161
1162                 if (opened)
1163                         td_io_close_file(td, f);
1164
1165                 f = NULL;
1166         } while (td->next_file != old_next_file);
1167
1168         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1169         return f;
1170 }
1171
1172 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1173 {
1174         struct fio_file *f;
1175
1176         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1177
1178         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1179                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1180                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1181                                                   td->nr_done_files,
1182                                                   td->o.nr_files);
1183                 return NULL;
1184         }
1185
1186         f = td->file_service_file;
1187         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1188                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1189                         goto out;
1190                 if (td->file_service_left--)
1191                         goto out;
1192         }
1193
1194         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1195             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1196                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1197         else
1198                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1199
1200         if (IS_ERR(f))
1201                 return f;
1202
1203         td->file_service_file = f;
1204         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1205 out:
1206         if (f)
1207                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1208         else
1209                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1210         return f;
1211 }
1212
1213 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1214 {
1215         if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1216                 struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1217
1218                 if (ops->get_next_file)
1219                         return ops->get_next_file(td);
1220         }
1221
1222         return __get_next_file(td);
1223 }
1224
1225 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1226 {
1227         struct fio_file *f;
1228
1229         do {
1230                 f = get_next_file(td);
1231                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1232                         return PTR_ERR(f);
1233
1234                 io_u->file = f;
1235                 get_file(f);
1236
1237                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1238                         break;
1239
1240                 put_file_log(td, f);
1241                 td_io_close_file(td, f);
1242                 io_u->file = NULL;
1243                 fio_file_set_done(f);
1244                 td->nr_done_files++;
1245                 dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1246                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1247         } while (1);
1248
1249         return 0;
1250 }
1251
1252 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1253                       unsigned long tusec, unsigned long max_usec)
1254 {
1255         if (!td->error)
1256                 log_err("fio: latency of %lu usec exceeds specified max (%lu usec)\n", tusec, max_usec);
1257         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1258         icd->error = ETIMEDOUT;
1259 }
1260
1261 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1262 {
1263         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1264         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1265         td->latency_failed = 0;
1266 }
1267
1268 /*
1269  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1270  * are at QD=1, then it's time to give up.
1271  */
1272 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1273 {
1274         if (td->latency_qd == 1)
1275                 return true;
1276
1277         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1278
1279         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1280                 td->latency_qd_low--;
1281
1282         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1283
1284         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1285
1286         /*
1287          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1288          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1289          */
1290         io_u_quiesce(td);
1291         lat_new_cycle(td);
1292         return false;
1293 }
1294
1295 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1296 {
1297         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1298                 return __lat_target_failed(td);
1299
1300         td->latency_failed++;
1301         return false;
1302 }
1303
1304 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1305 {
1306         td->latency_end_run = 0;
1307
1308         if (td->o.latency_target) {
1309                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1310                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1311                 td->latency_qd = 1;
1312                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1313                 td->latency_qd_low = 1;
1314                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1315         } else
1316                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1317 }
1318
1319 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1320 {
1321         if (!td->latency_end_run)
1322                 lat_target_init(td);
1323 }
1324
1325 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1326 {
1327         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1328         struct thread_options *o = &td->o;
1329
1330         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1331
1332         /*
1333          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1334          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1335          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1336          */
1337         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1338                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1339         else
1340                 td->latency_qd *= 2;
1341
1342         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1343                 td->latency_qd = o->iodepth;
1344
1345         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1346
1347         /*
1348          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1349          * we get only the results from the targeted depth.
1350          */
1351         if (td->latency_qd == qd) {
1352                 if (td->latency_end_run) {
1353                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1354                         td->done = 1;
1355                 } else {
1356                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1357                         io_u_quiesce(td);
1358                         td->latency_end_run = 1;
1359                         reset_all_stats(td);
1360                         reset_io_stats(td);
1361                 }
1362         }
1363
1364         lat_new_cycle(td);
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Check if we can bump the queue depth
1369  */
1370 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1371 {
1372         uint64_t usec_window;
1373         uint64_t ios;
1374         double success_ios;
1375
1376         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1377         if (usec_window < td->o.latency_window)
1378                 return;
1379
1380         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1381         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1382         success_ios *= 100.0;
1383
1384         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1385
1386         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1387                 lat_target_success(td);
1388         else
1389                 __lat_target_failed(td);
1390 }
1391
1392 /*
1393  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1394  * using the full queue depth available.
1395  */
1396 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1397 {
1398         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1399
1400         if (qempty)
1401                 return true;
1402         if (!td->o.latency_target)
1403                 return false;
1404
1405         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1406 }
1407
1408 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1409 {
1410         struct io_u *io_u = NULL;
1411
1412         if (td->stop_io)
1413                 return NULL;
1414
1415         td_io_u_lock(td);
1416
1417 again:
1418         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1419                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1420         else if (!queue_full(td)) {
1421                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1422
1423                 io_u->file = NULL;
1424                 io_u->buflen = 0;
1425                 io_u->resid = 0;
1426                 io_u->end_io = NULL;
1427         }
1428
1429         if (io_u) {
1430                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1431                 io_u_clear(io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1432                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1433                                  IO_U_F_VER_LIST);
1434
1435                 io_u->error = 0;
1436                 io_u->acct_ddir = -1;
1437                 td->cur_depth++;
1438                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1439                 io_u_set(io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1440                 io_u->ipo = NULL;
1441         } else if (td_async_processing(td)) {
1442                 /*
1443                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1444                  * return one
1445                  */
1446                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1447                 assert(!pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock));
1448                 goto again;
1449         }
1450
1451         td_io_u_unlock(td);
1452         return io_u;
1453 }
1454
1455 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1456 {
1457         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1458                 return false;
1459
1460         if (td->trim_entries) {
1461                 int get_trim = 0;
1462
1463                 if (td->trim_batch) {
1464                         td->trim_batch--;
1465                         get_trim = 1;
1466                 } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1467                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1468                         td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1469                         if (!td->trim_batch)
1470                                 td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1471                         get_trim = 1;
1472                 }
1473
1474                 if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
1475                         return true;
1476         }
1477
1478         return false;
1479 }
1480
1481 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1482 {
1483         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1484                 return false;
1485
1486         if (td->io_hist_len) {
1487                 int get_verify = 0;
1488
1489                 if (td->verify_batch)
1490                         get_verify = 1;
1491                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1492                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1493                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1494                         if (!td->verify_batch)
1495                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1496                         get_verify = 1;
1497                 }
1498
1499                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1500                         td->verify_batch--;
1501                         return true;
1502                 }
1503         }
1504
1505         return false;
1506 }
1507
1508 /*
1509  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1510  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1511  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1512  * we can expect from a device.
1513  */
1514 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1515 {
1516         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
1517         uint64_t boffset;
1518         unsigned int offset;
1519         void *p, *end;
1520
1521         if (!nr_blocks)
1522                 return;
1523
1524         p = io_u->xfer_buf;
1525         boffset = io_u->offset;
1526         io_u->buf_filled_len = 0;
1527
1528         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1529                 /*
1530                  * Fill the byte offset into a "random" start offset of
1531                  * the buffer, given by the product of the usec time
1532                  * and the actual offset.
1533                  */
1534                 offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
1535                 offset &= ~(sizeof(uint64_t) - 1);
1536                 if (offset >= 512 - sizeof(uint64_t))
1537                         offset -= sizeof(uint64_t);
1538                 memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
1539
1540                 end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
1541                 memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
1542                 p += 512;
1543                 boffset += 512;
1544         }
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1549  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1550  */
1551 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1552 {
1553         struct fio_file *f;
1554         struct io_u *io_u;
1555         int do_scramble = 0;
1556         long ret = 0;
1557
1558         io_u = __get_io_u(td);
1559         if (!io_u) {
1560                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1561                 return NULL;
1562         }
1563
1564         if (check_get_verify(td, io_u))
1565                 goto out;
1566         if (check_get_trim(td, io_u))
1567                 goto out;
1568
1569         /*
1570          * from a requeue, io_u already setup
1571          */
1572         if (io_u->file)
1573                 goto out;
1574
1575         /*
1576          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1577          */
1578         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1579                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1580                         goto err_put;
1581         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1582                 ret = -EBUSY;
1583                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1584                 goto err_put;
1585         }
1586
1587         f = io_u->file;
1588         if (!f) {
1589                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1590                 goto err_put;
1591         }
1592
1593         assert(fio_file_open(f));
1594
1595         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1596                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
1597                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1598                         goto err_put;
1599                 }
1600
1601                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1602                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1603
1604                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1605                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1606                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1607                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1608                                         io_u->buflen);
1609                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1610                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1611                                 do_scramble = 1;
1612                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1613                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1614                                 do_scramble = 0;
1615                         }
1616                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1617                         /*
1618                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1619                          * buffer is used for writes it is refilled.
1620                          */
1621                         io_u->buf_filled_len = 0;
1622                 }
1623         }
1624
1625         /*
1626          * Set io data pointers.
1627          */
1628         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1629         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1630
1631 out:
1632         assert(io_u->file);
1633         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1634                 if (!td->o.disable_lat)
1635                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1636                 if (do_scramble)
1637                         small_content_scramble(io_u);
1638                 return io_u;
1639         }
1640 err_put:
1641         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1642         put_io_u(td, io_u);
1643         return ERR_PTR(ret);
1644 }
1645
1646 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1647 {
1648         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1649
1650         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1651                 return;
1652
1653         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1654                 io_u->file ? " on file " : "",
1655                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1656                 strerror(io_u->error),
1657                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1658                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1659
1660         if (td->io_ops->errdetails) {
1661                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1662
1663                 log_err("fio: %s\n", err);
1664                 free(err);
1665         }
1666
1667         if (!td->error)
1668                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1669 }
1670
1671 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1672 {
1673         __io_u_log_error(td, io_u);
1674         if (td->parent)
1675                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1676 }
1677
1678 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1679 {
1680         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1681                         || td->o.gtod_reduce;
1682 }
1683
1684 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1685                                   struct io_completion_data *icd,
1686                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1687 {
1688         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1689         unsigned long lusec = 0;
1690
1691         if (td->parent)
1692                 td = td->parent;
1693
1694         if (no_reduce)
1695                 lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1696
1697         if (!td->o.disable_lat) {
1698                 unsigned long tusec;
1699
1700                 tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1701                 add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes, io_u->offset);
1702
1703                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1704                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1705
1706                         if (ops->io_u_lat)
1707                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tusec);
1708                 }
1709
1710                 if (td->o.max_latency && tusec > td->o.max_latency)
1711                         lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.max_latency);
1712                 if (td->o.latency_target && tusec > td->o.latency_target) {
1713                         if (lat_target_failed(td))
1714                                 lat_fatal(td, icd, tusec, td->o.latency_target);
1715                 }
1716         }
1717
1718         if (ddir_rw(idx)) {
1719                 if (!td->o.disable_clat) {
1720                         add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes, io_u->offset);
1721                         io_u_mark_latency(td, lusec);
1722                 }
1723
1724                 if (!td->o.disable_bw && per_unit_log(td->bw_log))
1725                         add_bw_sample(td, io_u, bytes, lusec);
1726
1727                 if (no_reduce && per_unit_log(td->iops_log))
1728                         add_iops_sample(td, io_u, bytes);
1729         }
1730
1731         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1732                 uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1733                 if (BLOCK_INFO_STATE(*info) < BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE) {
1734                         if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1735                                 *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED,
1736                                                 BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1737                         } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1738                                 *info = BLOCK_INFO_SET_STATE(BLOCK_STATE_WRITTEN,
1739                                                                 *info);
1740                         }
1741                 }
1742         }
1743 }
1744
1745 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
1746                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
1747 {
1748         int idx;
1749
1750         if (!f)
1751                 return;
1752
1753         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
1754                 f->first_write = offset;
1755         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
1756                 f->last_write = offset + bytes;
1757
1758         if (!f->last_write_comp)
1759                 return;
1760
1761         idx = f->last_write_idx++;
1762         f->last_write_comp[idx] = offset;
1763         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
1764                 f->last_write_idx = 0;
1765 }
1766
1767 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1768                          struct io_completion_data *icd)
1769 {
1770         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1771         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1772         struct fio_file *f = io_u->file;
1773
1774         dprint_io_u(io_u, "io complete");
1775
1776         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1777         io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1778
1779         /*
1780          * Mark IO ok to verify
1781          */
1782         if (io_u->ipo) {
1783                 /*
1784                  * Remove errored entry from the verification list
1785                  */
1786                 if (io_u->error)
1787                         unlog_io_piece(td, io_u);
1788                 else {
1789                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1790                         write_barrier();
1791                 }
1792         }
1793
1794         if (ddir_sync(ddir)) {
1795                 td->last_was_sync = 1;
1796                 if (f) {
1797                         f->first_write = -1ULL;
1798                         f->last_write = -1ULL;
1799                 }
1800                 return;
1801         }
1802
1803         td->last_was_sync = 0;
1804         td->last_ddir = ddir;
1805
1806         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1807                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1808                 int ret;
1809
1810                 td->io_blocks[ddir]++;
1811                 td->this_io_blocks[ddir]++;
1812                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1813
1814                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
1815                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1816
1817                 if (ddir == DDIR_WRITE)
1818                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
1819
1820                 if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1821                                            td->runstate == TD_VERIFYING))
1822                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1823
1824                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1825
1826                 if (io_u->end_io) {
1827                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1828                         io_u = *io_u_ptr;
1829                         if (ret && !icd->error)
1830                                 icd->error = ret;
1831                 }
1832         } else if (io_u->error) {
1833                 icd->error = io_u->error;
1834                 io_u_log_error(td, io_u);
1835         }
1836         if (icd->error) {
1837                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
1838
1839                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
1840                         return;
1841
1842                 /*
1843                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
1844                  * and clear all the errors.
1845                  */
1846                 update_error_count(td, icd->error);
1847                 td_clear_error(td);
1848                 icd->error = 0;
1849                 if (io_u)
1850                         io_u->error = 0;
1851         }
1852 }
1853
1854 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1855                      int nr)
1856 {
1857         int ddir;
1858
1859         if (!gtod_reduce(td))
1860                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
1861
1862         icd->nr = nr;
1863
1864         icd->error = 0;
1865         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1866                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
1867 }
1868
1869 static void ios_completed(struct thread_data *td,
1870                           struct io_completion_data *icd)
1871 {
1872         struct io_u *io_u;
1873         int i;
1874
1875         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
1876                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
1877
1878                 io_completed(td, &io_u, icd);
1879
1880                 if (io_u)
1881                         put_io_u(td, io_u);
1882         }
1883 }
1884
1885 /*
1886  * Complete a single io_u for the sync engines.
1887  */
1888 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1889 {
1890         struct io_completion_data icd;
1891         int ddir;
1892
1893         init_icd(td, &icd, 1);
1894         io_completed(td, &io_u, &icd);
1895
1896         if (io_u)
1897                 put_io_u(td, io_u);
1898
1899         if (icd.error) {
1900                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
1901                 return -1;
1902         }
1903
1904         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1905                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1906
1907         return 0;
1908 }
1909
1910 /*
1911  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
1912  */
1913 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
1914 {
1915         struct io_completion_data icd;
1916         struct timespec *tvp = NULL;
1917         int ret, ddir;
1918         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
1919
1920         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
1921
1922         if (!min_evts)
1923                 tvp = &ts;
1924         else if (min_evts > td->cur_depth)
1925                 min_evts = td->cur_depth;
1926
1927         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
1928          * set incorrectly */
1929         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
1930         if (ret < 0) {
1931                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
1932                 return ret;
1933         } else if (!ret)
1934                 return ret;
1935
1936         init_icd(td, &icd, ret);
1937         ios_completed(td, &icd);
1938         if (icd.error) {
1939                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
1940                 return -1;
1941         }
1942
1943         for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
1944                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
1945
1946         return ret;
1947 }
1948
1949 /*
1950  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
1951  */
1952 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1953 {
1954         if (!td->o.disable_slat) {
1955                 unsigned long slat_time;
1956
1957                 slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
1958
1959                 if (td->parent)
1960                         td = td->parent;
1961
1962                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
1963                                 io_u->offset);
1964         }
1965 }
1966
1967 /*
1968  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
1969  */
1970 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
1971 {
1972         unsigned int v;
1973
1974         if (!td->o.dedupe_percentage)
1975                 return &td->buf_state;
1976         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
1977                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
1978                 return &td->buf_state;
1979         }
1980
1981         v = rand32_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
1982
1983         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
1984                 return &td->buf_state_prev;
1985
1986         return &td->buf_state;
1987 }
1988
1989 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
1990 {
1991         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
1992                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
1993         else if (rs == &td->buf_state)
1994                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
1995 }
1996
1997 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
1998                     unsigned int max_bs)
1999 {
2000         struct thread_options *o = &td->o;
2001
2002         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
2003                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
2004                 struct frand_state *rs;
2005                 unsigned int left = max_bs;
2006                 unsigned int this_write;
2007
2008                 do {
2009                         rs = get_buf_state(td);
2010
2011                         min_write = min(min_write, left);
2012
2013                         if (perc) {
2014                                 this_write = min_not_zero(min_write,
2015                                                         td->o.compress_chunk);
2016
2017                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2018                                         this_write, this_write,
2019                                         o->buffer_pattern,
2020                                         o->buffer_pattern_bytes);
2021                         } else {
2022                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
2023                                 this_write = min_write;
2024                         }
2025
2026                         buf += this_write;
2027                         left -= this_write;
2028                         save_buf_state(td, rs);
2029                 } while (left);
2030         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2031                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2032         else if (o->zero_buffers)
2033                 memset(buf, 0, max_bs);
2034         else
2035                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2036 }
2037
2038 /*
2039  * "randomly" fill the buffer contents
2040  */
2041 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2042                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
2043 {
2044         io_u->buf_filled_len = 0;
2045         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2046 }