io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include <assert.h>
   4
   5 #include "fio.h"
   6 #include "verify.h"
   7 #include "trim.h"
   8 #include "lib/rand.h"
   9 #include "lib/axmap.h"
  10 #include "err.h"
  11 #include "lib/pow2.h"
  12 #include "minmax.h"
  13 #include "zbd.h"
  14
  15 struct io_completion_data {
  16         int nr;                         /* input */
  17
  18         int error;                      /* output */
  19         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  20         struct timespec time;           /* output */
  21 };
  22
  23 /*
  24  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  25  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  26  */
  27 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  28 {
  29         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  30 }
  31
  32 /*
  33  * Mark a given offset as used in the map.
  34  */
  35 static uint64_t mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
  36                                 uint64_t offset, uint64_t buflen)
  37 {
  38         unsigned long long min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
  39         struct fio_file *f = io_u->file;
  40         unsigned long long nr_blocks;
  41         uint64_t block;
  42
  43         block = (offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  44         nr_blocks = (buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  45         assert(nr_blocks > 0);
  46
  47         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK)) {
  48                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  49                 assert(nr_blocks > 0);
  50         }
  51
  52         if ((nr_blocks * min_bs) < buflen)
  53                 buflen = nr_blocks * min_bs;
  54
  55         return buflen;
  56 }
  57
  58 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  59                            enum fio_ddir ddir)
  60 {
  61         uint64_t max_blocks;
  62         uint64_t max_size;
  63
  64         assert(ddir_rw(ddir));
  65
  66         /*
  67          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  68          * -> not for now since there is code assuming it could go either.
  69          */
  70         max_size = f->io_size;
  71         if (max_size > f->real_file_size)
  72                 max_size = f->real_file_size;
  73
  74         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED && td->o.zone_range)
  75                 max_size = td->o.zone_range;
  76
  77         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  78                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  79
  80         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  81         if (!max_blocks)
  82                 return 0;
  83
  84         return max_blocks;
  85 }
  86
  87 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  88                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
  89                                   uint64_t lastb)
  90 {
  91         uint64_t r;
  92
  93         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
  94             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
  95
  96                 r = __rand(&td->random_state);
  97
  98                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
  99
 100                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
 101         } else {
 102                 uint64_t off = 0;
 103
 104                 assert(fio_file_lfsr(f));
 105
 106                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 107                         return 1;
 108
 109                 *b = off;
 110         }
 111
 112         /*
 113          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 114          */
 115         if (!file_randommap(td, f))
 116                 goto ret;
 117
 118         /*
 119          * calculate map offset and check if it's free
 120          */
 121         if (random_map_free(f, *b))
 122                 goto ret;
 123
 124         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 125                                                 (unsigned long long) *b);
 126
 127         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 128         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 129                 return 1;
 130 ret:
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 135                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 136                                        uint64_t *b)
 137 {
 138         *b = zipf_next(&f->zipf);
 139         return 0;
 140 }
 141
 142 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 143                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 144                                          uint64_t *b)
 145 {
 146         *b = pareto_next(&f->zipf);
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 151                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 152                                         uint64_t *b)
 153 {
 154         *b = gauss_next(&f->gauss);
 155         return 0;
 156 }
 157
 158 static int __get_next_rand_offset_zoned_abs(struct thread_data *td,
 159                                             struct fio_file *f,
 160                                             enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 161 {
 162         struct zone_split_index *zsi;
 163         uint64_t lastb, send, stotal;
 164         unsigned int v;
 165
 166         lastb = last_block(td, f, ddir);
 167         if (!lastb)
 168                 return 1;
 169
 170         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 171 bail:
 172                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 173         }
 174
 175         /*
 176          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 177          */
 178         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 179
 180         /*
 181          * Find our generated table. 'send' is the end block of this zone,
 182          * 'stotal' is our start offset.
 183          */
 184         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 185         stotal = zsi->size_prev / td->o.ba[ddir];
 186         send = zsi->size / td->o.ba[ddir];
 187
 188         /*
 189          * Should never happen
 190          */
 191         if (send == -1U) {
 192                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 193                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 194                 goto bail;
 195         } else if (send > lastb) {
 196                 /*
 197                  * This happens if the user specifies ranges that exceed
 198                  * the file/device size. We can't handle that gracefully,
 199                  * so error and exit.
 200                  */
 201                 log_err("fio: zoned_abs sizes exceed file size\n");
 202                 return 1;
 203         }
 204
 205         /*
 206          * Generate index from 0..send-stotal
 207          */
 208         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, send - stotal) == 1)
 209                 return 1;
 210
 211         *b += stotal;
 212         return 0;
 213 }
 214
 215 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
 216                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 217                                         uint64_t *b)
 218 {
 219         unsigned int v, send, stotal;
 220         uint64_t offset, lastb;
 221         struct zone_split_index *zsi;
 222
 223         lastb = last_block(td, f, ddir);
 224         if (!lastb)
 225                 return 1;
 226
 227         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 228 bail:
 229                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 230         }
 231
 232         /*
 233          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 234          */
 235         v = rand_between(&td->zone_state, 1, 100);
 236
 237         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 238         stotal = zsi->size_perc_prev;
 239         send = zsi->size_perc;
 240
 241         /*
 242          * Should never happen
 243          */
 244         if (send == -1U) {
 245                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 246                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 247                 goto bail;
 248         }
 249
 250         /*
 251          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
 252          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
 253          * the start, in percent.
 254          */
 255         if (stotal)
 256                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
 257         else
 258                 offset = 0;
 259
 260         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
 261
 262         /*
 263          * Generate index from 0..send-of-lastb
 264          */
 265         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
 266                 return 1;
 267
 268         /*
 269          * Add our start offset, if any
 270          */
 271         if (offset)
 272                 *b += offset;
 273
 274         return 0;
 275 }
 276
 277 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 278                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 279 {
 280         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
 281                 uint64_t lastb;
 282
 283                 lastb = last_block(td, f, ddir);
 284                 if (!lastb)
 285                         return 1;
 286
 287                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 288         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 289                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 290         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 291                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 292         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 293                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 294         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
 295                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 296         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED_ABS)
 297                 return __get_next_rand_offset_zoned_abs(td, f, ddir, b);
 298
 299         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 300         return 1;
 301 }
 302
 303 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 304 {
 305         unsigned int v;
 306
 307         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 308                 return true;
 309
 310         v = rand_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 311
 312         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 313 }
 314
 315 static void loop_cache_invalidate(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 316 {
 317         struct thread_options *o = &td->o;
 318
 319         if (o->invalidate_cache && !o->odirect) {
 320                 int fio_unused ret;
 321
 322                 ret = file_invalidate_cache(td, f);
 323         }
 324 }
 325
 326 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 327                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 328 {
 329         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 330                 return 0;
 331
 332         if (td->o.time_based ||
 333             (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)) {
 334                 fio_file_reset(td, f);
 335                 loop_cache_invalidate(td, f);
 336                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 337                         return 0;
 338         }
 339
 340         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 341                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 342                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 343         return 1;
 344 }
 345
 346 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 347                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 348 {
 349         struct thread_options *o = &td->o;
 350
 351         assert(ddir_rw(ddir));
 352
 353         /*
 354          * If we reach the end for a time based run, reset us back to 0
 355          * and invalidate the cache, if we need to.
 356          */
 357         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 358             o->time_based && o->nr_files == 1) {
 359                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
 360                 loop_cache_invalidate(td, f);
 361         }
 362
 363         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 364                 uint64_t pos;
 365
 366                 /*
 367                  * Only rewind if we already hit the end
 368                  */
 369                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset &&
 370                     f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0) {
 371                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 372                                 f->last_pos[ddir] = f->io_size;
 373                         else
 374                                 f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 375                 }
 376
 377                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 378                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 379                         pos += o->ddir_seq_add;
 380
 381                         /*
 382                          * If we reach beyond the end of the file
 383                          * with holed IO, wrap around to the
 384                          * beginning again. If we're doing backwards IO,
 385                          * wrap to the end.
 386                          */
 387                         if (pos >= f->real_file_size) {
 388                                 if (o->ddir_seq_add > 0)
 389                                         pos = f->file_offset;
 390                                 else {
 391                                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 392                                                 pos = f->io_size;
 393                                         else
 394                                                 pos = f->real_file_size;
 395
 396                                         pos += o->ddir_seq_add;
 397                                 }
 398                         }
 399                 }
 400
 401                 *offset = pos;
 402                 return 0;
 403         }
 404
 405         return 1;
 406 }
 407
 408 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 409                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 410                           bool *is_random)
 411 {
 412         struct fio_file *f = io_u->file;
 413         uint64_t b, offset;
 414         int ret;
 415
 416         assert(ddir_rw(ddir));
 417
 418         b = offset = -1ULL;
 419
 420         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_WRITE) {
 421                 /* don't mark randommap for these writes */
 422                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 423                 offset = f->last_start[DDIR_TRIM];
 424                 *is_random = true;
 425                 ret = 0;
 426         } else if (rw_seq) {
 427                 if (td_random(td)) {
 428                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 429                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 430                                 *is_random = true;
 431                         } else {
 432                                 *is_random = false;
 433                                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 434                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 435                                 if (ret)
 436                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 437                         }
 438                 } else {
 439                         *is_random = false;
 440                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 441                 }
 442         } else {
 443                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 444                 *is_random = false;
 445
 446                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 447                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 448                         if (ret) {
 449                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 450                                 *is_random = false;
 451                         }
 452                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 453                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 454                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 455                         else
 456                                 offset = 0;
 457                         ret = 0;
 458                 } else {
 459                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 460                         ret = 1;
 461                 }
 462         }
 463
 464         if (!ret) {
 465                 if (offset != -1ULL)
 466                         io_u->offset = offset;
 467                 else if (b != -1ULL)
 468                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 469                 else {
 470                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 471                         ret = 1;
 472                 }
 473                 io_u->verify_offset = io_u->offset;
 474         }
 475
 476         return ret;
 477 }
 478
 479 /*
 480  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 481  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 482  * the last io issued.
 483  */
 484 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 485                            bool *is_random)
 486 {
 487         struct fio_file *f = io_u->file;
 488         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 489         int rw_seq_hit = 0;
 490
 491         assert(ddir_rw(ddir));
 492
 493         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 494                 rw_seq_hit = 1;
 495                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 496         }
 497
 498         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 499                 return 1;
 500
 501         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 502                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 503                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 504                                         (unsigned long long) f->io_size);
 505                 return 1;
 506         }
 507
 508         io_u->offset += f->file_offset;
 509         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 510                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 511                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 512                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 513                 return 1;
 514         }
 515
 516         /*
 517          * For randtrimwrite, we decide whether to issue a trim or a write
 518          * based on whether the offsets for the most recent trim and write
 519          * operations match. If they don't match that means we just issued a
 520          * new trim and the next operation should be a write. If they *do*
 521          * match that means we just completed a trim+write pair and the next
 522          * command should be a trim.
 523          *
 524          * This works fine for sequential workloads but for random workloads
 525          * it's possible to complete a trim+write pair and then have the next
 526          * randomly generated offset match the previous offset. If that happens
 527          * we need to alter the offset for the last write operation in order
 528          * to ensure that we issue a write operation the next time through.
 529          */
 530         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_TRIM &&
 531             f->last_start[DDIR_TRIM] == io_u->offset)
 532                 f->last_start[DDIR_WRITE]--;
 533
 534         io_u->verify_offset = io_u->offset;
 535         return 0;
 536 }
 537
 538 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 539                              unsigned long long buflen)
 540 {
 541         struct fio_file *f = io_u->file;
 542
 543         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 544 }
 545
 546 static unsigned long long get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 547                                     bool is_random)
 548 {
 549         int ddir = io_u->ddir;
 550         unsigned long long buflen = 0;
 551         unsigned long long minbs, maxbs;
 552         uint64_t frand_max, r;
 553         bool power_2;
 554
 555         assert(ddir_rw(ddir));
 556
 557         if (td_randtrimwrite(td) && ddir == DDIR_WRITE) {
 558                 struct fio_file *f = io_u->file;
 559
 560                 return f->last_pos[DDIR_TRIM] - f->last_start[DDIR_TRIM];
 561         }
 562
 563         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 564                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE : DDIR_READ;
 565
 566         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 567         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 568
 569         if (minbs == maxbs)
 570                 return minbs;
 571
 572         /*
 573          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 574          */
 575         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 576                 return 0;
 577
 578         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state[ddir]);
 579         do {
 580                 r = __rand(&td->bsrange_state[ddir]);
 581
 582                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 583                         buflen = minbs + (unsigned long long) ((double) maxbs *
 584                                         (r / (frand_max + 1.0)));
 585                 } else {
 586                         long long perc = 0;
 587                         unsigned int i;
 588
 589                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 590                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 591
 592                                 if (!bsp->perc)
 593                                         continue;
 594                                 buflen = bsp->bs;
 595                                 perc += bsp->perc;
 596                                 if ((r / perc <= frand_max / 100ULL) &&
 597                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 598                                         break;
 599                         }
 600                 }
 601
 602                 power_2 = is_power_of_2(minbs);
 603                 if (!td->o.bs_unaligned && power_2)
 604                         buflen &= ~(minbs - 1);
 605                 else if (!td->o.bs_unaligned && !power_2)
 606                         buflen -= buflen % minbs;
 607                 if (buflen > maxbs)
 608                         buflen = maxbs;
 609         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 610
 611         return buflen;
 612 }
 613
 614 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 615 {
 616         unsigned int diff;
 617
 618         /*
 619          * we do time or byte based switch. this is needed because
 620          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 621          * whereas reads do not.
 622          */
 623         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 624         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 625 }
 626
 627 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 628 {
 629         unsigned int v;
 630
 631         v = rand_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 632
 633         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 634                 return DDIR_READ;
 635
 636         return DDIR_WRITE;
 637 }
 638
 639 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 640 {
 641         int ret = 0, completed = 0, err = 0;
 642
 643         /*
 644          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 645          * not to skew our latency numbers.
 646          *
 647          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 648          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 649          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 650          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 651          */
 652         if (td->io_u_queued || td->cur_depth)
 653                 td_io_commit(td);
 654
 655         while (td->io_u_in_flight) {
 656                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 657                 if (ret > 0)
 658                         completed += ret;
 659                 else if (ret < 0)
 660                         err = ret;
 661         }
 662
 663         if (td->flags & TD_F_REGROW_LOGS)
 664                 regrow_logs(td);
 665
 666         if (completed)
 667                 return completed;
 668
 669         return err;
 670 }
 671
 672 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 673 {
 674         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 675         uint64_t usec;
 676         uint64_t now;
 677
 678         assert(ddir_rw(ddir));
 679         now = utime_since_now(&td->epoch);
 680
 681         /*
 682          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
 683          */
 684         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
 685                 return ddir;
 686
 687         /*
 688          * We are ahead of rate in this direction. See if we
 689          * should switch.
 690          */
 691         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 692                 /*
 693                  * Other direction is behind rate, switch
 694                  */
 695                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
 696                         return odir;
 697
 698                 /*
 699                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min,
 700                  * switch if necessary
 701                  */
 702                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
 703                     td->rate_next_io_time[odir]) {
 704                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 705                 } else {
 706                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
 707                         ddir = odir;
 708                 }
 709         } else
 710                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 711
 712         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 713                 io_u_quiesce(td);
 714
 715         if (td->o.timeout && ((usec + now) > td->o.timeout)) {
 716                 /*
 717                  * check if the usec is capable of taking negative values
 718                  */
 719                 if (now > td->o.timeout) {
 720                         ddir = DDIR_INVAL;
 721                         return ddir;
 722                 }
 723                 usec = td->o.timeout - now;
 724         }
 725         usec_sleep(td, usec);
 726
 727         now = utime_since_now(&td->epoch);
 728         if ((td->o.timeout && (now > td->o.timeout)) || td->terminate)
 729                 ddir = DDIR_INVAL;
 730
 731         return ddir;
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 736  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 737  * necessary.
 738  */
 739 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 740 {
 741         enum fio_ddir ddir;
 742
 743         /*
 744          * See if it's time to fsync/fdatasync/sync_file_range first,
 745          * and if not then move on to check regular I/Os.
 746          */
 747         if (should_fsync(td)) {
 748                 if (td->o.fsync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 749                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks))
 750                         return DDIR_SYNC;
 751
 752                 if (td->o.fdatasync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 753                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks))
 754                         return DDIR_DATASYNC;
 755
 756                 if (td->sync_file_range_nr && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 757                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr))
 758                         return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 759         }
 760
 761         if (td_rw(td)) {
 762                 /*
 763                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 764                  */
 765                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 766                         /*
 767                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 768                          * one data direction, to avoid overflowing the
 769                          * ranges too much
 770                          */
 771                         ddir = get_rand_ddir(td);
 772
 773                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 774                                 set_rwmix_bytes(td);
 775
 776                         td->rwmix_ddir = ddir;
 777                 }
 778                 ddir = td->rwmix_ddir;
 779         } else if (td_read(td))
 780                 ddir = DDIR_READ;
 781         else if (td_write(td))
 782                 ddir = DDIR_WRITE;
 783         else if (td_trim(td))
 784                 ddir = DDIR_TRIM;
 785         else
 786                 ddir = DDIR_INVAL;
 787
 788         if (!should_check_rate(td)) {
 789                 /*
 790                  * avoid time-consuming call to utime_since_now() if rate checking
 791                  * isn't being used. this imrpoves IOPs 50%. See:
 792                  * https://github.com/axboe/fio/issues/1501#issuecomment-1418327049
 793                  */
 794                 td->rwmix_ddir = ddir;
 795         } else
 796                 td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 797         return td->rwmix_ddir;
 798 }
 799
 800 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 801 {
 802         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 803
 804         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD)
 805                 ddir = zbd_adjust_ddir(td, io_u, ddir);
 806
 807         if (td_trimwrite(td)) {
 808                 struct fio_file *f = io_u->file;
 809                 if (f->last_start[DDIR_WRITE] == f->last_start[DDIR_TRIM])
 810                         ddir = DDIR_TRIM;
 811                 else
 812                         ddir = DDIR_WRITE;
 813         }
 814
 815         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 816
 817         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && td_ioengine_flagged(td, FIO_BARRIER) &&
 818             td->o.barrier_blocks &&
 819            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 820              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 821                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BARRIER);
 822 }
 823
 824 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 825 {
 826         unsigned int ret = put_file(td, f);
 827
 828         if (ret)
 829                 td_verror(td, ret, "file close");
 830 }
 831
 832 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 833 {
 834         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 835
 836         zbd_put_io_u(td, io_u);
 837
 838         if (td->parent)
 839                 td = td->parent;
 840
 841         if (needs_lock)
 842                 __td_io_u_lock(td);
 843
 844         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 845                 put_file_log(td, io_u->file);
 846
 847         io_u->file = NULL;
 848         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_FREE);
 849
 850         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 851                 td->cur_depth--;
 852                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 853         }
 854         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 855         td_io_u_free_notify(td);
 856
 857         if (needs_lock)
 858                 __td_io_u_unlock(td);
 859 }
 860
 861 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 862 {
 863         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 864         put_io_u(td, io_u);
 865 }
 866
 867 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 868 {
 869         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
 870         struct io_u *__io_u = *io_u;
 871         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 872
 873         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 874
 875         if (td->parent)
 876                 td = td->parent;
 877
 878         if (needs_lock)
 879                 __td_io_u_lock(td);
 880
 881         io_u_set(td, __io_u, IO_U_F_FREE);
 882         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
 883                 td->io_issues[ddir]--;
 884
 885         io_u_clear(td, __io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 886         if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 887                 td->cur_depth--;
 888                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 889         }
 890
 891         io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
 892         td_io_u_free_notify(td);
 893
 894         if (needs_lock)
 895                 __td_io_u_unlock(td);
 896
 897         *io_u = NULL;
 898 }
 899
 900 static void setup_strided_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 901 {
 902         struct fio_file *f = io_u->file;
 903
 904         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED);
 905         assert(td->o.zone_size);
 906         assert(td->o.zone_range);
 907
 908         /*
 909          * See if it's time to switch to a new zone
 910          */
 911         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 912                 td->zone_bytes = 0;
 913                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 914
 915                 /*
 916                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 917                  */
 918                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 919                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
 920
 921                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 922                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 923         }
 924
 925         /*
 926          * If zone_size > zone_range, then maintain the same zone until
 927          * zone_bytes >= zone_size.
 928          */
 929         if (f->last_pos[io_u->ddir] >= (f->file_offset + td->o.zone_range)) {
 930                 dprint(FD_IO, "io_u maintain zone offset=%" PRIu64 "/last_pos=%" PRIu64 "\n",
 931                                 f->file_offset, f->last_pos[io_u->ddir]);
 932                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 933         }
 934
 935         /*
 936          * For random: if 'norandommap' is not set and zone_size > zone_range,
 937          * map needs to be reset as it's done with zone_range everytime.
 938          */
 939         if ((td->zone_bytes % td->o.zone_range) == 0)
 940                 fio_file_reset(td, f);
 941 }
 942
 943 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 944 {
 945         bool is_random;
 946         uint64_t offset;
 947         enum io_u_action ret;
 948
 949         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO))
 950                 goto out;
 951
 952         set_rw_ddir(td, io_u);
 953
 954         if (io_u->ddir == DDIR_INVAL) {
 955                 dprint(FD_IO, "invalid direction received ddir = %d", io_u->ddir);
 956                 return 1;
 957         }
 958         /*
 959          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 960          */
 961         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 962                 goto out;
 963
 964         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_STRIDED)
 965                 setup_strided_zone_mode(td, io_u);
 966         else if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD)
 967                 setup_zbd_zone_mode(td, io_u);
 968
 969         /*
 970          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 971          * position.
 972          */
 973         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 974                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 975                 return 1;
 976         }
 977
 978         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 979         if (!io_u->buflen) {
 980                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 981                 return 1;
 982         }
 983
 984         offset = io_u->offset;
 985         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD) {
 986                 ret = zbd_adjust_block(td, io_u);
 987                 if (ret == io_u_eof) {
 988                         dprint(FD_IO, "zbd_adjust_block() returned io_u_eof\n");
 989                         return 1;
 990                 }
 991         }
 992
 993         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 994                 dprint(FD_IO, "io_u %p, off=0x%llx + len=0x%llx exceeds file size=0x%llx\n",
 995                         io_u,
 996                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 997                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 998                 return 1;
 999         }
1000
1001         /*
1002          * mark entry before potentially trimming io_u
1003          */
1004         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
1005                 io_u->buflen = mark_random_map(td, io_u, offset, io_u->buflen);
1006
1007 out:
1008         dprint_io_u(io_u, "fill");
1009         io_u->verify_offset = io_u->offset;
1010         td->zone_bytes += io_u->buflen;
1011         return 0;
1012 }
1013
1014 static void __io_u_mark_map(uint64_t *map, unsigned int nr)
1015 {
1016         int idx = 0;
1017
1018         switch (nr) {
1019         default:
1020                 idx = 6;
1021                 break;
1022         case 33 ... 64:
1023                 idx = 5;
1024                 break;
1025         case 17 ... 32:
1026                 idx = 4;
1027                 break;
1028         case 9 ... 16:
1029                 idx = 3;
1030                 break;
1031         case 5 ... 8:
1032                 idx = 2;
1033                 break;
1034         case 1 ... 4:
1035                 idx = 1;
1036                 fio_fallthrough;
1037         case 0:
1038                 break;
1039         }
1040
1041         map[idx]++;
1042 }
1043
1044 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1045 {
1046         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
1047         td->ts.total_submit++;
1048 }
1049
1050 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1051 {
1052         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
1053         td->ts.total_complete++;
1054 }
1055
1056 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1057 {
1058         int idx = 0;
1059
1060         switch (td->cur_depth) {
1061         default:
1062                 idx = 6;
1063                 break;
1064         case 32 ... 63:
1065                 idx = 5;
1066                 break;
1067         case 16 ... 31:
1068                 idx = 4;
1069                 break;
1070         case 8 ... 15:
1071                 idx = 3;
1072                 break;
1073         case 4 ... 7:
1074                 idx = 2;
1075                 break;
1076         case 2 ... 3:
1077                 idx = 1;
1078                 fio_fallthrough;
1079         case 1:
1080                 break;
1081         }
1082
1083         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
1084 }
1085
1086 static void io_u_mark_lat_nsec(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1087 {
1088         int idx = 0;
1089
1090         assert(nsec < 1000);
1091
1092         switch (nsec) {
1093         case 750 ... 999:
1094                 idx = 9;
1095                 break;
1096         case 500 ... 749:
1097                 idx = 8;
1098                 break;
1099         case 250 ... 499:
1100                 idx = 7;
1101                 break;
1102         case 100 ... 249:
1103                 idx = 6;
1104                 break;
1105         case 50 ... 99:
1106                 idx = 5;
1107                 break;
1108         case 20 ... 49:
1109                 idx = 4;
1110                 break;
1111         case 10 ... 19:
1112                 idx = 3;
1113                 break;
1114         case 4 ... 9:
1115                 idx = 2;
1116                 break;
1117         case 2 ... 3:
1118                 idx = 1;
1119                 fio_fallthrough;
1120         case 0 ... 1:
1121                 break;
1122         }
1123
1124         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_N_NR);
1125         td->ts.io_u_lat_n[idx]++;
1126 }
1127
1128 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long long usec)
1129 {
1130         int idx = 0;
1131
1132         assert(usec < 1000 && usec >= 1);
1133
1134         switch (usec) {
1135         case 750 ... 999:
1136                 idx = 9;
1137                 break;
1138         case 500 ... 749:
1139                 idx = 8;
1140                 break;
1141         case 250 ... 499:
1142                 idx = 7;
1143                 break;
1144         case 100 ... 249:
1145                 idx = 6;
1146                 break;
1147         case 50 ... 99:
1148                 idx = 5;
1149                 break;
1150         case 20 ... 49:
1151                 idx = 4;
1152                 break;
1153         case 10 ... 19:
1154                 idx = 3;
1155                 break;
1156         case 4 ... 9:
1157                 idx = 2;
1158                 break;
1159         case 2 ... 3:
1160                 idx = 1;
1161                 fio_fallthrough;
1162         case 0 ... 1:
1163                 break;
1164         }
1165
1166         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1167         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1168 }
1169
1170 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long long msec)
1171 {
1172         int idx = 0;
1173
1174         assert(msec >= 1);
1175
1176         switch (msec) {
1177         default:
1178                 idx = 11;
1179                 break;
1180         case 1000 ... 1999:
1181                 idx = 10;
1182                 break;
1183         case 750 ... 999:
1184                 idx = 9;
1185                 break;
1186         case 500 ... 749:
1187                 idx = 8;
1188                 break;
1189         case 250 ... 499:
1190                 idx = 7;
1191                 break;
1192         case 100 ... 249:
1193                 idx = 6;
1194                 break;
1195         case 50 ... 99:
1196                 idx = 5;
1197                 break;
1198         case 20 ... 49:
1199                 idx = 4;
1200                 break;
1201         case 10 ... 19:
1202                 idx = 3;
1203                 break;
1204         case 4 ... 9:
1205                 idx = 2;
1206                 break;
1207         case 2 ... 3:
1208                 idx = 1;
1209                 fio_fallthrough;
1210         case 0 ... 1:
1211                 break;
1212         }
1213
1214         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1215         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1216 }
1217
1218 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1219 {
1220         if (nsec < 1000)
1221                 io_u_mark_lat_nsec(td, nsec);
1222         else if (nsec < 1000000)
1223                 io_u_mark_lat_usec(td, nsec / 1000);
1224         else
1225                 io_u_mark_lat_msec(td, nsec / 1000000);
1226 }
1227
1228 static unsigned int __get_next_fileno_rand(struct thread_data *td)
1229 {
1230         unsigned long fileno;
1231
1232         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RANDOM) {
1233                 uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1234                 unsigned long r;
1235
1236                 r = __rand(&td->next_file_state);
1237                 return (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1238                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1239         }
1240
1241         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_ZIPF)
1242                 fileno = zipf_next(&td->next_file_zipf);
1243         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_PARETO)
1244                 fileno = pareto_next(&td->next_file_zipf);
1245         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_GAUSS)
1246                 fileno = gauss_next(&td->next_file_gauss);
1247         else {
1248                 log_err("fio: bad file service type: %d\n", td->o.file_service_type);
1249                 assert(0);
1250                 return 0;
1251         }
1252
1253         return fileno >> FIO_FSERVICE_SHIFT;
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Get next file to service by choosing one at random
1258  */
1259 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1260                                            enum fio_file_flags goodf,
1261                                            enum fio_file_flags badf)
1262 {
1263         struct fio_file *f;
1264         int fno;
1265
1266         do {
1267                 int opened = 0;
1268
1269                 fno = __get_next_fileno_rand(td);
1270
1271                 f = td->files[fno];
1272                 if (fio_file_done(f))
1273                         continue;
1274
1275                 if (!fio_file_open(f)) {
1276                         int err;
1277
1278                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1279                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1280
1281                         err = td_io_open_file(td, f);
1282                         if (err)
1283                                 continue;
1284                         opened = 1;
1285                 }
1286
1287                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1288                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1289                         return f;
1290                 }
1291                 if (opened)
1292                         td_io_close_file(td, f);
1293         } while (1);
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1298  */
1299 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1300                                          int badf)
1301 {
1302         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1303         struct fio_file *f;
1304
1305         do {
1306                 int opened = 0;
1307
1308                 f = td->files[td->next_file];
1309
1310                 td->next_file++;
1311                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1312                         td->next_file = 0;
1313
1314                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1315                 if (fio_file_done(f)) {
1316                         f = NULL;
1317                         continue;
1318                 }
1319
1320                 if (!fio_file_open(f)) {
1321                         int err;
1322
1323                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1324                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1325
1326                         err = td_io_open_file(td, f);
1327                         if (err) {
1328                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1329                                         err, f->file_name);
1330                                 f = NULL;
1331                                 continue;
1332                         }
1333                         opened = 1;
1334                 }
1335
1336                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1337                                                                 f->flags);
1338                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1339                         break;
1340
1341                 if (opened)
1342                         td_io_close_file(td, f);
1343
1344                 f = NULL;
1345         } while (td->next_file != old_next_file);
1346
1347         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1348         return f;
1349 }
1350
1351 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1352 {
1353         struct fio_file *f;
1354
1355         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1356
1357         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1358                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1359                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1360                                                   td->nr_done_files,
1361                                                   td->o.nr_files);
1362                 return NULL;
1363         }
1364
1365         f = td->file_service_file;
1366         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1367                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1368                         goto out;
1369                 if (td->file_service_left) {
1370                   td->file_service_left--;
1371                   goto out;
1372                 }
1373         }
1374
1375         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1376             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1377                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1378         else
1379                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1380
1381         if (IS_ERR(f))
1382                 return f;
1383
1384         td->file_service_file = f;
1385         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1386 out:
1387         if (f)
1388                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1389         else
1390                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1391         return f;
1392 }
1393
1394 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1395 {
1396         return __get_next_file(td);
1397 }
1398
1399 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1400 {
1401         struct fio_file *f;
1402
1403         do {
1404                 f = get_next_file(td);
1405                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1406                         return PTR_ERR(f);
1407
1408                 io_u->file = f;
1409                 get_file(f);
1410
1411                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1412                         break;
1413
1414                 zbd_put_io_u(td, io_u);
1415
1416                 put_file_log(td, f);
1417                 td_io_close_file(td, f);
1418                 io_u->file = NULL;
1419                 if (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)
1420                         fio_file_reset(td, f);
1421                 else {
1422                         fio_file_set_done(f);
1423                         td->nr_done_files++;
1424                         dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1425                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1426                 }
1427         } while (1);
1428
1429         return 0;
1430 }
1431
1432 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, struct io_completion_data *icd,
1433                       unsigned long long tnsec, unsigned long long max_nsec)
1434 {
1435         if (!td->error) {
1436                 log_err("fio: latency of %llu nsec exceeds specified max (%llu nsec): %s %s %llu %llu\n",
1437                                         tnsec, max_nsec,
1438                                         io_u->file->file_name,
1439                                         io_ddir_name(io_u->ddir),
1440                                         io_u->offset, io_u->buflen);
1441         }
1442         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1443         icd->error = ETIMEDOUT;
1444 }
1445
1446 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1447 {
1448         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1449         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1450         td->latency_failed = 0;
1451 }
1452
1453 /*
1454  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1455  * are at QD=1, then it's time to give up.
1456  */
1457 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1458 {
1459         if (td->latency_qd == 1)
1460                 return true;
1461
1462         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1463
1464         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1465                 td->latency_qd_low--;
1466
1467         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1468         td->latency_stable_count = 0;
1469
1470         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1471
1472         /*
1473          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1474          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1475          */
1476         io_u_quiesce(td);
1477         lat_new_cycle(td);
1478         return false;
1479 }
1480
1481 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1482 {
1483         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1484                 return __lat_target_failed(td);
1485
1486         td->latency_failed++;
1487         return false;
1488 }
1489
1490 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1491 {
1492         td->latency_end_run = 0;
1493
1494         if (td->o.latency_target) {
1495                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1496                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1497                 td->latency_qd = 1;
1498                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1499                 td->latency_qd_low = 1;
1500                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1501         } else
1502                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1503 }
1504
1505 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1506 {
1507         if (!td->latency_end_run)
1508                 lat_target_init(td);
1509 }
1510
1511 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1512 {
1513         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1514         struct thread_options *o = &td->o;
1515
1516         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1517
1518         if (td->latency_qd + 1 == td->latency_qd_high) {
1519                 /*
1520                  * latency_qd will not incease on lat_target_success(), so
1521                  * called stable. If we stick with this queue depth, the
1522                  * final latency is likely lower than latency_target. Fix
1523                  * this by increasing latency_qd_high slowly. Use a naive
1524                  * heuristic here. If we get lat_target_success() 3 times
1525                  * in a row, increase latency_qd_high by 1.
1526                  */
1527                 if (++td->latency_stable_count >= 3) {
1528                         td->latency_qd_high++;
1529                         td->latency_stable_count = 0;
1530                 }
1531         }
1532
1533         /*
1534          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1535          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1536          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1537          */
1538         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1539                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1540         else
1541                 td->latency_qd *= 2;
1542
1543         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1544                 td->latency_qd = o->iodepth;
1545
1546         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1547
1548         /*
1549          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1550          * we get only the results from the targeted depth.
1551          */
1552         if (!o->latency_run && td->latency_qd == qd) {
1553                 if (td->latency_end_run) {
1554                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1555                         td->done = 1;
1556                 } else {
1557                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1558                         io_u_quiesce(td);
1559                         td->latency_end_run = 1;
1560                         reset_all_stats(td);
1561                         reset_io_stats(td);
1562                 }
1563         }
1564
1565         lat_new_cycle(td);
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Check if we can bump the queue depth
1570  */
1571 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1572 {
1573         uint64_t usec_window;
1574         uint64_t ios;
1575         double success_ios;
1576
1577         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1578         if (usec_window < td->o.latency_window)
1579                 return;
1580
1581         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1582         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1583         success_ios *= 100.0;
1584
1585         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1586
1587         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1588                 lat_target_success(td);
1589         else
1590                 __lat_target_failed(td);
1591 }
1592
1593 /*
1594  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1595  * using the full queue depth available.
1596  */
1597 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1598 {
1599         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1600
1601         if (qempty)
1602                 return true;
1603         if (!td->o.latency_target)
1604                 return false;
1605
1606         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1607 }
1608
1609 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1610 {
1611         const bool needs_lock = td_async_processing(td);
1612         struct io_u *io_u = NULL;
1613         int ret;
1614
1615         if (td->stop_io)
1616                 return NULL;
1617
1618         if (needs_lock)
1619                 __td_io_u_lock(td);
1620
1621 again:
1622         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues)) {
1623                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1624                 io_u->resid = 0;
1625         } else if (!queue_full(td)) {
1626                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1627
1628                 io_u->file = NULL;
1629                 io_u->buflen = 0;
1630                 io_u->resid = 0;
1631                 io_u->end_io = NULL;
1632         }
1633
1634         if (io_u) {
1635                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1636                 io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1637                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1638                                  IO_U_F_VER_LIST);
1639
1640                 io_u->error = 0;
1641                 io_u->acct_ddir = -1;
1642                 td->cur_depth++;
1643                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1644                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1645                 io_u->ipo = NULL;
1646         } else if (td_async_processing(td)) {
1647                 /*
1648                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1649                  * return one
1650                  */
1651                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1652                 ret = pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1653                 assert(ret == 0);
1654                 if (!td->error)
1655                         goto again;
1656         }
1657
1658         if (needs_lock)
1659                 __td_io_u_unlock(td);
1660
1661         return io_u;
1662 }
1663
1664 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1665 {
1666         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1667                 return false;
1668         if (!td->trim_entries)
1669                 return false;
1670
1671         if (td->trim_batch) {
1672                 td->trim_batch--;
1673                 if (get_next_trim(td, io_u))
1674                         return true;
1675         } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1676                      td->last_ddir != DDIR_READ) {
1677                 td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1678                 if (!td->trim_batch)
1679                         td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1680                 if (get_next_trim(td, io_u))
1681                         return true;
1682         }
1683
1684         return false;
1685 }
1686
1687 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1688 {
1689         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1690                 return false;
1691
1692         if (td->io_hist_len) {
1693                 int get_verify = 0;
1694
1695                 if (td->verify_batch)
1696                         get_verify = 1;
1697                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1698                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1699                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1700                         if (!td->verify_batch)
1701                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1702                         get_verify = 1;
1703                 }
1704
1705                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1706                         td->verify_batch--;
1707                         return true;
1708                 }
1709         }
1710
1711         return false;
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1716  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1717  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1718  * we can expect from a device.
1719  */
1720 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1721 {
1722         unsigned long long i, nr_blocks = io_u->buflen >> 9;
1723         unsigned int offset;
1724         uint64_t boffset, *iptr;
1725         char *p;
1726
1727         if (!nr_blocks)
1728                 return;
1729
1730         p = io_u->xfer_buf;
1731         boffset = io_u->offset;
1732
1733         if (io_u->buf_filled_len)
1734                 io_u->buf_filled_len = 0;
1735
1736         /*
1737          * Generate random index between 0..7. We do chunks of 512b, if
1738          * we assume a cacheline is 64 bytes, then we have 8 of those.
1739          * Scramble content within the blocks in the same cacheline to
1740          * speed things up.
1741          */
1742         offset = (io_u->start_time.tv_nsec ^ boffset) & 7;
1743
1744         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1745                 /*
1746                  * Fill offset into start of cacheline, time into end
1747                  * of cacheline
1748                  */
1749                 iptr = (void *) p + (offset << 6);
1750                 *iptr = boffset;
1751
1752                 iptr = (void *) p + 64 - 2 * sizeof(uint64_t);
1753                 iptr[0] = io_u->start_time.tv_sec;
1754                 iptr[1] = io_u->start_time.tv_nsec;
1755
1756                 p += 512;
1757                 boffset += 512;
1758         }
1759 }
1760
1761 /*
1762  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1763  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped, populated and submitted.
1764  */
1765 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1766 {
1767         struct fio_file *f;
1768         struct io_u *io_u;
1769         int do_scramble = 0;
1770         long ret = 0;
1771
1772         io_u = __get_io_u(td);
1773         if (!io_u) {
1774                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1775                 return NULL;
1776         }
1777
1778         if (check_get_verify(td, io_u))
1779                 goto out;
1780         if (check_get_trim(td, io_u))
1781                 goto out;
1782
1783         /*
1784          * from a requeue, io_u already setup
1785          */
1786         if (io_u->file)
1787                 goto out;
1788
1789         /*
1790          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1791          */
1792         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1793                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1794                         goto err_put;
1795         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1796                 ret = -EBUSY;
1797                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1798                 goto err_put;
1799         }
1800
1801         f = io_u->file;
1802         if (!f) {
1803                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1804                 goto err_put;
1805         }
1806
1807         assert(fio_file_open(f));
1808
1809         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1810                 if (!io_u->buflen && !td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO)) {
1811                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1812                         goto err_put;
1813                 }
1814
1815                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1816                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1817
1818                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1819                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1820                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1821                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1822                                         io_u->buflen);
1823                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1824                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS) &&
1825                                    !(td->flags & TD_F_DO_VERIFY))
1826                                 do_scramble = 1;
1827                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1828                         /*
1829                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1830                          * buffer is used for writes it is refilled.
1831                          */
1832                         io_u->buf_filled_len = 0;
1833                 }
1834         }
1835
1836         /*
1837          * Set io data pointers.
1838          */
1839         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1840         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1841
1842         /*
1843          * Remember the issuing context priority. The IO engine may change this.
1844          */
1845         io_u->ioprio = td->ioprio;
1846         io_u->clat_prio_index = 0;
1847 out:
1848         assert(io_u->file);
1849         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1850                 if (!td->o.disable_lat)
1851                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1852
1853                 if (do_scramble)
1854                         small_content_scramble(io_u);
1855
1856                 return io_u;
1857         }
1858 err_put:
1859         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1860         put_io_u(td, io_u);
1861         return ERR_PTR(ret);
1862 }
1863
1864 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1865 {
1866         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1867
1868         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1869                 return;
1870
1871         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%llu\n",
1872                 io_u->file ? " on file " : "",
1873                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1874                 strerror(io_u->error),
1875                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1876                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1877
1878         if (td->io_ops->errdetails) {
1879                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1880
1881                 log_err("fio: %s\n", err);
1882                 free(err);
1883         }
1884
1885         if (!td->error)
1886                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1887 }
1888
1889 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1890 {
1891         __io_u_log_error(td, io_u);
1892         if (td->parent)
1893                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1894 }
1895
1896 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1897 {
1898         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1899                         || td->o.gtod_reduce;
1900 }
1901
1902 static void trim_block_info(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1903 {
1904         uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1905
1906         if (BLOCK_INFO_STATE(*info) >= BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE)
1907                 return;
1908
1909         *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED, BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1910 }
1911
1912 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1913                                   struct io_completion_data *icd,
1914                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1915 {
1916         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1917         unsigned long long llnsec = 0;
1918
1919         if (td->parent)
1920                 td = td->parent;
1921
1922         if (!td->o.stats || td_ioengine_flagged(td, FIO_NOSTATS))
1923                 return;
1924
1925         if (no_reduce)
1926                 llnsec = ntime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1927
1928         if (!td->o.disable_lat) {
1929                 unsigned long long tnsec;
1930
1931                 tnsec = ntime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1932                 add_lat_sample(td, idx, tnsec, bytes, io_u->offset,
1933                                io_u->ioprio, io_u->clat_prio_index);
1934
1935                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1936                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1937
1938                         if (ops->io_u_lat)
1939                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tnsec);
1940                 }
1941
1942                 if (ddir_rw(idx)) {
1943                         if (td->o.max_latency[idx] && tnsec > td->o.max_latency[idx])
1944                                 lat_fatal(td, io_u, icd, tnsec, td->o.max_latency[idx]);
1945                         if (td->o.latency_target && tnsec > td->o.latency_target) {
1946                                 if (lat_target_failed(td))
1947                                         lat_fatal(td, io_u, icd, tnsec, td->o.latency_target);
1948                         }
1949                 }
1950         }
1951
1952         if (ddir_rw(idx)) {
1953                 if (!td->o.disable_clat) {
1954                         add_clat_sample(td, idx, llnsec, bytes, io_u->offset,
1955                                         io_u->ioprio, io_u->clat_prio_index);
1956                         io_u_mark_latency(td, llnsec);
1957                 }
1958
1959                 if (!td->o.disable_bw && per_unit_log(td->bw_log))
1960                         add_bw_sample(td, io_u, bytes, llnsec);
1961
1962                 if (no_reduce && per_unit_log(td->iops_log))
1963                         add_iops_sample(td, io_u, bytes);
1964         } else if (ddir_sync(idx) && !td->o.disable_clat)
1965                 add_sync_clat_sample(&td->ts, llnsec);
1966
1967         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM)
1968                 trim_block_info(td, io_u);
1969 }
1970
1971 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
1972                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
1973 {
1974         int idx;
1975
1976         if (!f)
1977                 return;
1978
1979         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
1980                 f->first_write = offset;
1981         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
1982                 f->last_write = offset + bytes;
1983
1984         if (!f->last_write_comp)
1985                 return;
1986
1987         idx = f->last_write_idx++;
1988         f->last_write_comp[idx] = offset;
1989         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
1990                 f->last_write_idx = 0;
1991 }
1992
1993 static bool should_account(struct thread_data *td)
1994 {
1995         return ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1996                                            td->runstate == TD_VERIFYING);
1997 }
1998
1999 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
2000                          struct io_completion_data *icd)
2001 {
2002         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
2003         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
2004         struct fio_file *f = io_u->file;
2005
2006         dprint_io_u(io_u, "complete");
2007
2008         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
2009         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
2010
2011         /*
2012          * Mark IO ok to verify
2013          */
2014         if (io_u->ipo) {
2015                 /*
2016                  * Remove errored entry from the verification list
2017                  */
2018                 if (io_u->error)
2019                         unlog_io_piece(td, io_u);
2020                 else {
2021                         atomic_store_release(&io_u->ipo->flags,
2022                                         io_u->ipo->flags & ~IP_F_IN_FLIGHT);
2023                 }
2024         }
2025
2026         if (ddir_sync(ddir)) {
2027                 td->last_was_sync = true;
2028                 if (f) {
2029                         f->first_write = -1ULL;
2030                         f->last_write = -1ULL;
2031                 }
2032                 if (should_account(td))
2033                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, io_u->buflen);
2034                 return;
2035         }
2036
2037         td->last_was_sync = false;
2038         td->last_ddir = ddir;
2039
2040         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
2041                 unsigned long long bytes = io_u->xfer_buflen - io_u->resid;
2042                 int ret;
2043
2044                 /*
2045                  * Make sure we notice short IO from here, and requeue them
2046                  * appropriately!
2047                  */
2048                 if (bytes && io_u->resid) {
2049                         io_u->xfer_buflen = io_u->resid;
2050                         io_u->xfer_buf += bytes;
2051                         io_u->offset += bytes;
2052                         td->ts.short_io_u[io_u->ddir]++;
2053                         if (io_u->offset < io_u->file->real_file_size) {
2054                                 requeue_io_u(td, io_u_ptr);
2055                                 return;
2056                         }
2057                 }
2058
2059                 td->io_blocks[ddir]++;
2060                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
2061
2062                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST)) {
2063                         td->this_io_blocks[ddir]++;
2064                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
2065                 }
2066
2067                 if (ddir == DDIR_WRITE)
2068                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
2069
2070                 if (should_account(td))
2071                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
2072
2073                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
2074
2075                 if (io_u->end_io) {
2076                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
2077                         io_u = *io_u_ptr;
2078                         if (ret && !icd->error)
2079                                 icd->error = ret;
2080                 }
2081         } else if (io_u->error) {
2082                 icd->error = io_u->error;
2083                 io_u_log_error(td, io_u);
2084         }
2085         if (icd->error) {
2086                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
2087
2088                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
2089                         return;
2090
2091                 /*
2092                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
2093                  * and clear all the errors.
2094                  */
2095                 update_error_count(td, icd->error);
2096                 td_clear_error(td);
2097                 icd->error = 0;
2098                 if (io_u)
2099                         io_u->error = 0;
2100         }
2101 }
2102
2103 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
2104                      int nr)
2105 {
2106         int ddir;
2107
2108         if (!gtod_reduce(td))
2109                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
2110
2111         icd->nr = nr;
2112
2113         icd->error = 0;
2114         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2115                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
2116 }
2117
2118 static void ios_completed(struct thread_data *td,
2119                           struct io_completion_data *icd)
2120 {
2121         struct io_u *io_u;
2122         int i;
2123
2124         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
2125                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
2126
2127                 io_completed(td, &io_u, icd);
2128
2129                 if (io_u)
2130                         put_io_u(td, io_u);
2131         }
2132 }
2133
2134 static void io_u_update_bytes_done(struct thread_data *td,
2135                                    struct io_completion_data *icd)
2136 {
2137         int ddir;
2138
2139         if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
2140                 td->bytes_verified += icd->bytes_done[DDIR_READ];
2141                 return;
2142         }
2143
2144         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2145                 td->bytes_done[ddir] += icd->bytes_done[ddir];
2146 }
2147
2148 /*
2149  * Complete a single io_u for the sync engines.
2150  */
2151 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2152 {
2153         struct io_completion_data icd;
2154
2155         init_icd(td, &icd, 1);
2156         io_completed(td, &io_u, &icd);
2157
2158         if (io_u)
2159                 put_io_u(td, io_u);
2160
2161         if (icd.error) {
2162                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
2163                 return -1;
2164         }
2165
2166         io_u_update_bytes_done(td, &icd);
2167
2168         return 0;
2169 }
2170
2171 /*
2172  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
2173  */
2174 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
2175 {
2176         struct io_completion_data icd;
2177         struct timespec *tvp = NULL;
2178         int ret;
2179         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
2180
2181         dprint(FD_IO, "io_u_queued_complete: min=%d\n", min_evts);
2182
2183         if (!min_evts)
2184                 tvp = &ts;
2185         else if (min_evts > td->cur_depth)
2186                 min_evts = td->cur_depth;
2187
2188         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
2189          * set incorrectly */
2190         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
2191         if (ret < 0) {
2192                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
2193                 return ret;
2194         } else if (!ret)
2195                 return ret;
2196
2197         init_icd(td, &icd, ret);
2198         ios_completed(td, &icd);
2199         if (icd.error) {
2200                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
2201                 return -1;
2202         }
2203
2204         io_u_update_bytes_done(td, &icd);
2205
2206         return ret;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
2211  */
2212 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2213 {
2214         if (!td->o.disable_slat && ramp_time_over(td) && td->o.stats) {
2215                 unsigned long slat_time;
2216
2217                 slat_time = ntime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
2218
2219                 if (td->parent)
2220                         td = td->parent;
2221
2222                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
2223                                 io_u->offset, io_u->ioprio);
2224         }
2225 }
2226
2227 /*
2228  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
2229  */
2230 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
2231 {
2232         unsigned int v;
2233         unsigned long long i;
2234
2235         if (!td->o.dedupe_percentage)
2236                 return &td->buf_state;
2237         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
2238                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
2239                 return &td->buf_state;
2240         }
2241
2242         v = rand_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
2243
2244         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
2245                 switch (td->o.dedupe_mode) {
2246                 case DEDUPE_MODE_REPEAT:
2247                         /*
2248                         * The caller advances the returned frand_state.
2249                         * A copy of prev should be returned instead since
2250                         * a subsequent intention to generate a deduped buffer
2251                         * might result in generating a unique one
2252                         */
2253                         frand_copy(&td->buf_state_ret, &td->buf_state_prev);
2254                         return &td->buf_state_ret;
2255                 case DEDUPE_MODE_WORKING_SET:
2256                         i = rand_between(&td->dedupe_working_set_index_state, 0, td->num_unique_pages - 1);
2257                         frand_copy(&td->buf_state_ret, &td->dedupe_working_set_states[i]);
2258                         return &td->buf_state_ret;
2259                 default:
2260                         log_err("unexpected dedupe mode %u\n", td->o.dedupe_mode);
2261                         assert(0);
2262                 }
2263
2264         return &td->buf_state;
2265 }
2266
2267 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
2268 {
2269         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
2270                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
2271         else if (rs == &td->buf_state)
2272                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
2273 }
2274
2275 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned long long min_write,
2276                     unsigned long long max_bs)
2277 {
2278         struct thread_options *o = &td->o;
2279
2280         if (o->mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
2281                 return;
2282
2283         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
2284                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
2285                 struct frand_state *rs = NULL;
2286                 unsigned long long left = max_bs;
2287                 unsigned long long this_write;
2288
2289                 do {
2290                         /*
2291                          * Buffers are either entirely dedupe-able or not.
2292                          * If we choose to dedup, the buffer should undergo
2293                          * the same manipulation as the original write. Which
2294                          * means we should retrack the steps we took for compression
2295                          * as well.
2296                          */
2297                         if (!rs)
2298                                 rs = get_buf_state(td);
2299
2300                         min_write = min(min_write, left);
2301
2302                         this_write = min_not_zero(min_write,
2303                                                 (unsigned long long) td->o.compress_chunk);
2304
2305                         fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2306                                 this_write, this_write,
2307                                 o->buffer_pattern,
2308                                 o->buffer_pattern_bytes);
2309
2310                         buf += this_write;
2311                         left -= this_write;
2312                         save_buf_state(td, rs);
2313                 } while (left);
2314         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2315                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2316         else if (o->zero_buffers)
2317                 memset(buf, 0, max_bs);
2318         else
2319                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2320 }
2321
2322 /*
2323  * "randomly" fill the buffer contents
2324  */
2325 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2326                       unsigned long long min_write, unsigned long long max_bs)
2327 {
2328         io_u->buf_filled_len = 0;
2329         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2330 }
2331
2332 static int do_sync_file_range(const struct thread_data *td,
2333                               struct fio_file *f)
2334 {
2335         uint64_t offset, nbytes;
2336
2337         offset = f->first_write;
2338         nbytes = f->last_write - f->first_write;
2339
2340         if (!nbytes)
2341                 return 0;
2342
2343         return sync_file_range(f->fd, offset, nbytes, td->o.sync_file_range);
2344 }
2345
2346 int do_io_u_sync(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2347 {
2348         int ret;
2349
2350         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
2351 #ifdef CONFIG_FCNTL_SYNC
2352                 ret = fcntl(io_u->file->fd, F_FULLFSYNC);
2353 #else
2354                 ret = fsync(io_u->file->fd);
2355 #endif
2356         } else if (io_u->ddir == DDIR_DATASYNC) {
2357 #ifdef CONFIG_FDATASYNC
2358                 ret = fdatasync(io_u->file->fd);
2359 #else
2360                 ret = io_u->xfer_buflen;
2361                 io_u->error = EINVAL;
2362 #endif
2363         } else if (io_u->ddir == DDIR_SYNC_FILE_RANGE)
2364                 ret = do_sync_file_range(td, io_u->file);
2365         else {
2366                 ret = io_u->xfer_buflen;
2367                 io_u->error = EINVAL;
2368         }
2369
2370         if (ret < 0)
2371                 io_u->error = errno;
2372
2373         return ret;
2374 }
2375
2376 int do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2377 {
2378 #ifndef FIO_HAVE_TRIM
2379         io_u->error = EINVAL;
2380         return 0;
2381 #else
2382         struct fio_file *f = io_u->file;
2383         int ret;
2384
2385         if (td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD) {
2386                 ret = zbd_do_io_u_trim(td, io_u);
2387                 if (ret == io_u_completed)
2388                         return io_u->xfer_buflen;
2389                 if (ret)
2390                         goto err;
2391         }
2392
2393         ret = os_trim(f, io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
2394         if (!ret)
2395                 return io_u->xfer_buflen;
2396
2397 err:
2398         io_u->error = ret;
2399         return 0;
2400 #endif
2401 }