io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6
   7 #include "fio.h"
   8 #include "os.h"
   9
  10 /*
  11  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  12  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  13  */
  14 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  15                            unsigned long long block)
  16 {
  17         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  18         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  19
  20         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  21 }
  22
  23 /*
  24  * Mark a given offset as used in the map.
  25  */
  26 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  27                             struct io_u *io_u)
  28 {
  29         unsigned int min_bs = td->rw_min_bs;
  30         unsigned long long block;
  31         unsigned int blocks;
  32         unsigned int nr_blocks;
  33
  34         block = io_u->offset / (unsigned long long) min_bs;
  35         blocks = 0;
  36         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  37
  38         while (blocks < nr_blocks) {
  39                 unsigned int idx, bit;
  40
  41                 if (!random_map_free(td, f, block))
  42                         break;
  43
  44                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
  45                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
  46
  47                 idx = f->num_maps;
  48                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  49
  50                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
  51                 block++;
  52                 blocks++;
  53         }
  54
  55         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  56                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  57 }
  58
  59 /*
  60  * Return the next free block in the map.
  61  */
  62 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  63                                unsigned long long *b)
  64 {
  65         int i;
  66
  67         i = f->last_free_lookup;
  68         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
  69         while ((*b) * td->rw_min_bs < f->real_file_size) {
  70                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
  71                         *b += ffz(f->file_map[i]);
  72                         f->last_free_lookup = i;
  73                         return 0;
  74                 }
  75
  76                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
  77                 i++;
  78         }
  79
  80         return 1;
  81 }
  82
  83 /*
  84  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
  85  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
  86  * the last io issued.
  87  */
  88 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  89                            struct io_u *io_u)
  90 {
  91         const int ddir = io_u->ddir;
  92         unsigned long long b, rb;
  93         long r;
  94
  95         if (!td->sequential) {
  96                 unsigned long long max_blocks = f->file_size / td->min_bs[ddir];
  97                 int loops = 5;
  98
  99                 do {
 100                         r = os_random_long(&td->random_state);
 101                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
 102                         if (td->norandommap)
 103                                 break;
 104                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs[ddir]);
 105                         loops--;
 106                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
 107
 108                 /*
 109                  * if we failed to retrieve a truly random offset within
 110                  * the loops assigned, see if there are free ones left at all
 111                  */
 112                 if (!loops && get_next_free_block(td, f, &b))
 113                         return 1;
 114         } else
 115                 b = f->last_pos / td->min_bs[ddir];
 116
 117         io_u->offset = (b * td->min_bs[ddir]) + f->file_offset;
 118         if (io_u->offset >= f->real_file_size)
 119                 return 1;
 120
 121         return 0;
 122 }
 123
 124 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 125                                     struct io_u *io_u)
 126 {
 127         const int ddir = io_u->ddir;
 128         unsigned int buflen;
 129         long r;
 130
 131         if (td->min_bs[ddir] == td->max_bs[ddir])
 132                 buflen = td->min_bs[ddir];
 133         else {
 134                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 135                 buflen = (unsigned int) (1 + (double) (td->max_bs[ddir] - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
 136                 if (!td->bs_unaligned)
 137                         buflen = (buflen + td->min_bs[ddir] - 1) & ~(td->min_bs[ddir] - 1);
 138         }
 139
 140         while (buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
 141                 if (buflen == td->min_bs[ddir])
 142                         return 0;
 143
 144                 buflen = td->min_bs[ddir];
 145         }
 146
 147         return buflen;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 152  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 153  * necessary.
 154  */
 155 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 156 {
 157         if (td_rw(td)) {
 158                 struct timeval now;
 159                 unsigned long elapsed;
 160
 161                 fio_gettime(&now, NULL);
 162                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 163
 164                 /*
 165                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 166                  */
 167                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
 168                         unsigned int v;
 169                         long r;
 170
 171                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 172                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 173                         if (v < td->rwmixread)
 174                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
 175                         else
 176                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
 177                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
 178                 }
 179                 return td->rwmix_ddir;
 180         } else if (td_read(td))
 181                 return DDIR_READ;
 182         else
 183                 return DDIR_WRITE;
 184 }
 185
 186 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 187 {
 188         io_u->file = NULL;
 189         list_del(&io_u->list);
 190         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 191         td->cur_depth--;
 192 }
 193
 194 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 195                      struct io_u *io_u)
 196 {
 197         /*
 198          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 199          */
 200         if (td->read_iolog)
 201                 return read_iolog_get(td, io_u);
 202
 203         /*
 204          * see if it's time to sync
 205          */
 206         if (td->fsync_blocks && !(td->io_blocks[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
 207             && should_fsync(td)) {
 208                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 209                 io_u->file = f;
 210                 return 0;
 211         }
 212
 213         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 214
 215         /*
 216          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 217          * position.
 218          */
 219         if (get_next_offset(td, f, io_u))
 220                 return 1;
 221
 222         io_u->buflen = get_next_buflen(td, f, io_u);
 223         if (!io_u->buflen)
 224                 return 1;
 225
 226         /*
 227          * mark entry before potentially trimming io_u
 228          */
 229         if (!td->read_iolog && !td->sequential && !td->norandommap)
 230                 mark_random_map(td, f, io_u);
 231
 232         /*
 233          * If using a write iolog, store this entry.
 234          */
 235         if (td->write_iolog_file)
 236                 write_iolog_put(td, io_u);
 237
 238         io_u->file = f;
 239         return 0;
 240 }
 241
 242 static void io_u_mark_depth(struct thread_data *td)
 243 {
 244         int index = 0;
 245
 246         switch (td->cur_depth) {
 247         default:
 248                 index++;
 249         case 32 ... 63:
 250                 index++;
 251         case 16 ... 31:
 252                 index++;
 253         case 8 ... 15:
 254                 index++;
 255         case 4 ... 7:
 256                 index++;
 257         case 2 ... 3:
 258                 index++;
 259         case 1:
 260                 break;
 261         }
 262
 263         td->io_u_map[index]++;
 264         td->total_io_u++;
 265 }
 266
 267 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 268 {
 269         struct io_u *io_u = NULL;
 270
 271         if (!queue_full(td)) {
 272                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 273
 274                 io_u->buflen = 0;
 275                 io_u->error = 0;
 276                 io_u->resid = 0;
 277                 list_del(&io_u->list);
 278                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 279                 td->cur_depth++;
 280                 io_u_mark_depth(td);
 281         }
 282
 283         return io_u;
 284 }
 285
 286 /*
 287  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 288  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 289  */
 290 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 291 {
 292         struct io_u *io_u;
 293
 294         io_u = __get_io_u(td);
 295         if (!io_u)
 296                 return NULL;
 297
 298         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
 299                 td->zone_bytes = 0;
 300                 f->last_pos += td->zone_skip;
 301         }
 302
 303         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
 304                 put_io_u(td, io_u);
 305                 return NULL;
 306         }
 307
 308         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
 309                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
 310                         put_io_u(td, io_u);
 311                         return NULL;
 312                 }
 313
 314                 io_u->buflen = f->real_file_size - io_u->offset;
 315         }
 316
 317         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 318                 if (!io_u->buflen) {
 319                         put_io_u(td, io_u);
 320                         return NULL;
 321                 }
 322
 323                 f->last_pos += io_u->buflen;
 324
 325                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
 326                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 327         }
 328
 329         if (td_io_prep(td, io_u)) {
 330                 put_io_u(td, io_u);
 331                 return NULL;
 332         }
 333
 334         /*
 335          * Set io data pointers.
 336          */
 337         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 338         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 339
 340         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 341         return io_u;
 342 }
 343
 344 void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 345                   struct io_completion_data *icd)
 346 {
 347         unsigned long msec;
 348
 349         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 350                 td->last_was_sync = 1;
 351                 return;
 352         }
 353
 354         td->last_was_sync = 0;
 355
 356         if (!io_u->error) {
 357                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 358                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 359
 360                 td->io_blocks[idx]++;
 361                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 362                 td->zone_bytes += bytes;
 363                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 364
 365                 io_u->file->last_completed_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 366
 367                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 368
 369                 add_clat_sample(td, idx, msec);
 370                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 371
 372                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
 373                         log_io_piece(td, io_u);
 374
 375                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 376         } else
 377                 icd->error = io_u->error;
 378 }
 379
 380 void ios_completed(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd)
 381 {
 382         struct io_u *io_u;
 383         int i;
 384
 385         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 386
 387         icd->error = 0;
 388         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 389
 390         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 391                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 392
 393                 io_completed(td, io_u, icd);
 394                 put_io_u(td, io_u);
 395         }
 396 }