io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "lib/ffz.h"
  11
  12 /*
  13  * Change this define to play with the timeout handling
  14  */
  15 #undef FIO_USE_TIMEOUT
  16
  17 struct io_completion_data {
  18         int nr;                         /* input */
  19
  20         int error;                      /* output */
  21         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
  22         struct timeval time;            /* output */
  23 };
  24
  25 /*
  26  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
  27  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  28  */
  29 static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
  30 {
  31         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  32         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  33
  34         dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
  35
  36         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
  37 }
  38
  39 /*
  40  * Mark a given offset as used in the map.
  41  */
  42 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  43 {
  44         unsigned int min_bs = td->o.rw_min_bs;
  45         struct fio_file *f = io_u->file;
  46         unsigned long long block;
  47         unsigned int blocks;
  48         unsigned int nr_blocks;
  49
  50         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
  51         blocks = 0;
  52         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  53
  54         while (blocks < nr_blocks) {
  55                 unsigned int idx, bit;
  56
  57                 /*
  58                  * If we have a mixed random workload, we may
  59                  * encounter blocks we already did IO to.
  60                  */
  61                 if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
  62                         break;
  63
  64                 idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
  65                 bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
  66
  67                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
  68
  69                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
  70                 block++;
  71                 blocks++;
  72         }
  73
  74         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  75                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
  76 }
  77
  78 static inline unsigned long long last_block(struct thread_data *td,
  79                                             struct fio_file *f,
  80                                             enum fio_ddir ddir)
  81 {
  82         unsigned long long max_blocks;
  83         unsigned long long max_size;
  84
  85         /*
  86          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  87          */
  88         max_size = f->io_size;
  89         if (max_size > f->real_file_size)
  90                 max_size = f->real_file_size;
  91
  92         max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.min_bs[ddir];
  93         if (!max_blocks)
  94                 return 0;
  95
  96         return max_blocks;
  97 }
  98
  99 /*
 100  * Return the next free block in the map.
 101  */
 102 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 103                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 104 {
 105         unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
 106         int i;
 107
 108         i = f->last_free_lookup;
 109         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
 110         while ((*b) * min_bs < f->real_file_size) {
 111                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
 112                         *b += ffz(f->file_map[i]);
 113                         if (*b > last_block(td, f, ddir))
 114                                 break;
 115                         f->last_free_lookup = i;
 116                         return 0;
 117                 }
 118
 119                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
 120                 i++;
 121         }
 122
 123         dprint(FD_IO, "failed finding a free block\n");
 124         return 1;
 125 }
 126
 127 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 128                                 enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 129 {
 130         unsigned long long r;
 131         int loops = 5;
 132
 133         do {
 134                 r = os_random_long(&td->random_state);
 135                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
 136                 *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
 137                         * (r / ((unsigned long long) RAND_MAX + 1.0));
 138
 139                 /*
 140                  * if we are not maintaining a random map, we are done.
 141                  */
 142                 if (!file_randommap(td, f))
 143                         return 0;
 144
 145                 /*
 146                  * calculate map offset and check if it's free
 147                  */
 148                 if (random_map_free(f, *b))
 149                         return 0;
 150
 151                 dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 152                                                                         *b);
 153         } while (--loops);
 154
 155         /*
 156          * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
 157          * a random start offset into the filemap, and find the first free
 158          * block from there.
 159          */
 160         loops = 10;
 161         do {
 162                 f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) * (r / (RAND_MAX+1.0));
 163                 if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
 164                         return 0;
 165
 166                 r = os_random_long(&td->random_state);
 167         } while (--loops);
 168
 169         /*
 170          * that didn't work either, try exhaustive search from the start
 171          */
 172         f->last_free_lookup = 0;
 173         return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
 174 }
 175
 176 /*
 177  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 178  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 179  * the last io issued.
 180  */
 181 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 182 {
 183         struct fio_file *f = io_u->file;
 184         unsigned long long b;
 185         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 186
 187         if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
 188                 td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 189
 190                 if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 191                         return 1;
 192         } else {
 193                 if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
 194                         if (!td_random(td) ||
 195                              get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
 196                                 return 1;
 197                 } else
 198                         b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
 199         }
 200
 201         io_u->offset = b * td->o.min_bs[ddir];
 202         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 203                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 204                                         io_u->offset, f->io_size);
 205                 return 1;
 206         }
 207
 208         io_u->offset += f->file_offset;
 209         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 210                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 211                                         io_u->offset, f->real_file_size);
 212                 return 1;
 213         }
 214
 215         return 0;
 216 }
 217
 218 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 219 {
 220         const int ddir = io_u->ddir;
 221         unsigned int buflen = buflen; /* silence dumb gcc warning */
 222         long r;
 223
 224         if (td->o.min_bs[ddir] == td->o.max_bs[ddir])
 225                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 226         else {
 227                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
 228                 if (!td->o.bssplit_nr) {
 229                         buflen = (unsigned int)
 230                                         (1 + (double) (td->o.max_bs[ddir] - 1)
 231                                         * r / (RAND_MAX + 1.0));
 232                 } else {
 233                         long perc = 0;
 234                         unsigned int i;
 235
 236                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr; i++) {
 237                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[i];
 238
 239                                 buflen = bsp->bs;
 240                                 perc += bsp->perc;
 241                                 if (r <= ((LONG_MAX / 100L) * perc))
 242                                         break;
 243                         }
 244                 }
 245                 if (!td->o.bs_unaligned) {
 246                         buflen = (buflen + td->o.min_bs[ddir] - 1)
 247                                         & ~(td->o.min_bs[ddir] - 1);
 248                 }
 249         }
 250
 251         if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
 252                 dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
 253                                                 td->o.min_bs[ddir], ddir);
 254                 buflen = td->o.min_bs[ddir];
 255         }
 256
 257         return buflen;
 258 }
 259
 260 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 261 {
 262         unsigned int diff;
 263
 264         /*
 265          * we do time or byte based switch. this is needed because
 266          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 267          * whereas reads do not.
 268          */
 269         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 270         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 271 }
 272
 273 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 274 {
 275         unsigned int v;
 276         long r;
 277
 278         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
 279         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 280         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 281                 return DDIR_READ;
 282
 283         return DDIR_WRITE;
 284 }
 285
 286 /*
 287  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 288  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 289  * necessary.
 290  */
 291 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 292 {
 293         if (td_rw(td)) {
 294                 /*
 295                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 296                  */
 297                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 298                         unsigned long long max_bytes;
 299                         enum fio_ddir ddir;
 300
 301                         /*
 302                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 303                          * one data direction, to avoid overflowing the
 304                          * ranges too much
 305                          */
 306                         ddir = get_rand_ddir(td);
 307                         max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
 308                         if (max_bytes >=
 309                             (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
 310                                 if (!td->rw_end_set[ddir])
 311                                         td->rw_end_set[ddir] = 1;
 312
 313                                 ddir ^= 1;
 314                         }
 315
 316                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 317                                 set_rwmix_bytes(td);
 318
 319                         td->rwmix_ddir = ddir;
 320                 }
 321                 return td->rwmix_ddir;
 322         } else if (td_read(td))
 323                 return DDIR_READ;
 324         else
 325                 return DDIR_WRITE;
 326 }
 327
 328 static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 329 {
 330         int ret = put_file(td, f);
 331
 332         if (ret)
 333                 td_verror(td, ret, "file close");
 334 }
 335
 336 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 337 {
 338         assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
 339         io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 340
 341         if (io_u->file)
 342                 put_file_log(td, io_u->file);
 343
 344         io_u->file = NULL;
 345         list_del(&io_u->list);
 346         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
 347         td->cur_depth--;
 348 }
 349
 350 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 351 {
 352         struct io_u *__io_u = *io_u;
 353
 354         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 355
 356         __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 357         if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
 358                 td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 359
 360         __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 361
 362         list_del(&__io_u->list);
 363         list_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
 364         td->cur_depth--;
 365         *io_u = NULL;
 366 }
 367
 368 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 369 {
 370         if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
 371                 goto out;
 372
 373         /*
 374          * see if it's time to sync
 375          */
 376         if (td->o.fsync_blocks &&
 377            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
 378              td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
 379                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
 380                 goto out;
 381         }
 382
 383         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 384
 385         /*
 386          * See if it's time to switch to a new zone
 387          */
 388         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
 389                 td->zone_bytes = 0;
 390                 io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
 391                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 392         }
 393
 394         /*
 395          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 396          * position.
 397          */
 398         if (get_next_offset(td, io_u)) {
 399                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 400                 return 1;
 401         }
 402
 403         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u);
 404         if (!io_u->buflen) {
 405                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 406                 return 1;
 407         }
 408
 409         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 410                 dprint(FD_IO, "io_u %p, offset too large\n", io_u);
 411                 dprint(FD_IO, "  off=%llu/%lu > %llu\n", io_u->offset,
 412                                 io_u->buflen, io_u->file->real_file_size);
 413                 return 1;
 414         }
 415
 416         /*
 417          * mark entry before potentially trimming io_u
 418          */
 419         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 420                 mark_random_map(td, io_u);
 421
 422         /*
 423          * If using a write iolog, store this entry.
 424          */
 425 out:
 426         dprint_io_u(io_u, "fill_io_u");
 427         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 428         log_io_u(td, io_u);
 429         return 0;
 430 }
 431
 432 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 433 {
 434         int index = 0;
 435
 436         switch (nr) {
 437         default:
 438                 index = 6;
 439                 break;
 440         case 33 ... 64:
 441                 index = 5;
 442                 break;
 443         case 17 ... 32:
 444                 index = 4;
 445                 break;
 446         case 9 ... 16:
 447                 index = 3;
 448                 break;
 449         case 5 ... 8:
 450                 index = 2;
 451                 break;
 452         case 1 ... 4:
 453                 index = 1;
 454         case 0:
 455                 break;
 456         }
 457
 458         map[index]++;
 459 }
 460
 461 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 462 {
 463         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
 464         td->ts.total_submit++;
 465 }
 466
 467 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 468 {
 469         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
 470         td->ts.total_complete++;
 471 }
 472
 473 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 474 {
 475         int index = 0;
 476
 477         switch (td->cur_depth) {
 478         default:
 479                 index = 6;
 480                 break;
 481         case 32 ... 63:
 482                 index = 5;
 483                 break;
 484         case 16 ... 31:
 485                 index = 4;
 486                 break;
 487         case 8 ... 15:
 488                 index = 3;
 489                 break;
 490         case 4 ... 7:
 491                 index = 2;
 492                 break;
 493         case 2 ... 3:
 494                 index = 1;
 495         case 1:
 496                 break;
 497         }
 498
 499         td->ts.io_u_map[index] += nr;
 500 }
 501
 502 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 503 {
 504         int index = 0;
 505
 506         assert(usec < 1000);
 507
 508         switch (usec) {
 509         case 750 ... 999:
 510                 index = 9;
 511                 break;
 512         case 500 ... 749:
 513                 index = 8;
 514                 break;
 515         case 250 ... 499:
 516                 index = 7;
 517                 break;
 518         case 100 ... 249:
 519                 index = 6;
 520                 break;
 521         case 50 ... 99:
 522                 index = 5;
 523                 break;
 524         case 20 ... 49:
 525                 index = 4;
 526                 break;
 527         case 10 ... 19:
 528                 index = 3;
 529                 break;
 530         case 4 ... 9:
 531                 index = 2;
 532                 break;
 533         case 2 ... 3:
 534                 index = 1;
 535         case 0 ... 1:
 536                 break;
 537         }
 538
 539         assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
 540         td->ts.io_u_lat_u[index]++;
 541 }
 542
 543 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 544 {
 545         int index = 0;
 546
 547         switch (msec) {
 548         default:
 549                 index = 11;
 550                 break;
 551         case 1000 ... 1999:
 552                 index = 10;
 553                 break;
 554         case 750 ... 999:
 555                 index = 9;
 556                 break;
 557         case 500 ... 749:
 558                 index = 8;
 559                 break;
 560         case 250 ... 499:
 561                 index = 7;
 562                 break;
 563         case 100 ... 249:
 564                 index = 6;
 565                 break;
 566         case 50 ... 99:
 567                 index = 5;
 568                 break;
 569         case 20 ... 49:
 570                 index = 4;
 571                 break;
 572         case 10 ... 19:
 573                 index = 3;
 574                 break;
 575         case 4 ... 9:
 576                 index = 2;
 577                 break;
 578         case 2 ... 3:
 579                 index = 1;
 580         case 0 ... 1:
 581                 break;
 582         }
 583
 584         assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
 585         td->ts.io_u_lat_m[index]++;
 586 }
 587
 588 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 589 {
 590         if (usec < 1000)
 591                 io_u_mark_lat_usec(td, usec);
 592         else
 593                 io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 594 }
 595
 596 /*
 597  * Get next file to service by choosing one at random
 598  */
 599 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 600                                            int badf)
 601 {
 602         struct fio_file *f;
 603         int fno;
 604
 605         do {
 606                 long r = os_random_long(&td->next_file_state);
 607
 608                 fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
 609                         * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
 610                 f = td->files[fno];
 611                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
 612                         continue;
 613
 614                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
 615                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
 616                         return f;
 617                 }
 618         } while (1);
 619 }
 620
 621 /*
 622  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
 623  */
 624 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
 625                                          int badf)
 626 {
 627         unsigned int old_next_file = td->next_file;
 628         struct fio_file *f;
 629
 630         do {
 631                 f = td->files[td->next_file];
 632
 633                 td->next_file++;
 634                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
 635                         td->next_file = 0;
 636
 637                 if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
 638                         f = NULL;
 639                         continue;
 640                 }
 641
 642                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
 643                         break;
 644
 645                 f = NULL;
 646         } while (td->next_file != old_next_file);
 647
 648         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
 649         return f;
 650 }
 651
 652 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 653 {
 654         struct fio_file *f;
 655
 656         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 657
 658         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
 659                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
 660                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
 661                                                   td->nr_done_files,
 662                                                   td->o.nr_files);
 663                 return NULL;
 664         }
 665
 666         f = td->file_service_file;
 667         if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && td->file_service_left--)
 668                 goto out;
 669
 670         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 671                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 672         else
 673                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
 674
 675         td->file_service_file = f;
 676         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
 677 out:
 678         dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p\n", f);
 679         return f;
 680 }
 681
 682 static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 683 {
 684         struct fio_file *f;
 685
 686         if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
 687                 return NULL;
 688
 689         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
 690                 f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 691         else
 692                 f = get_next_file_rand(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
 693
 694         return f;
 695 }
 696
 697 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 698 {
 699         struct fio_file *f;
 700
 701         do {
 702                 f = get_next_file(td);
 703                 if (!f)
 704                         return 1;
 705
 706 set_file:
 707                 io_u->file = f;
 708                 get_file(f);
 709
 710                 if (!fill_io_u(td, io_u))
 711                         break;
 712
 713                 /*
 714                  * optimization to prevent close/open of the same file. This
 715                  * way we preserve queueing etc.
 716                  */
 717                 if (td->o.nr_files == 1 && td->o.time_based) {
 718                         put_file_log(td, f);
 719                         fio_file_reset(f);
 720                         goto set_file;
 721                 }
 722
 723                 /*
 724                  * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
 725                  * do that here.
 726                  */
 727                 io_u->file = NULL;
 728                 td_io_close_file(td, f);
 729                 f->flags |= FIO_FILE_DONE;
 730                 td->nr_done_files++;
 731
 732                 /*
 733                  * probably not the right place to do this, but see
 734                  * if we need to open a new file
 735                  */
 736                 if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
 737                     td->o.open_files != td->o.nr_files) {
 738                         f = find_next_new_file(td);
 739
 740                         if (!f || td_io_open_file(td, f))
 741                                 return 1;
 742
 743                         goto set_file;
 744                 }
 745         } while (1);
 746
 747         return 0;
 748 }
 749
 750
 751 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 752 {
 753         struct io_u *io_u = NULL;
 754
 755         if (!list_empty(&td->io_u_requeues))
 756                 io_u = list_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
 757         else if (!queue_full(td)) {
 758                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
 759
 760                 io_u->buflen = 0;
 761                 io_u->resid = 0;
 762                 io_u->file = NULL;
 763                 io_u->end_io = NULL;
 764         }
 765
 766         if (io_u) {
 767                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
 768                 io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
 769
 770                 io_u->error = 0;
 771                 list_del(&io_u->list);
 772                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
 773                 td->cur_depth++;
 774         }
 775
 776         return io_u;
 777 }
 778
 779 /*
 780  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
 781  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
 782  */
 783 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 784 {
 785         struct fio_file *f;
 786         struct io_u *io_u;
 787
 788         io_u = __get_io_u(td);
 789         if (!io_u) {
 790                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
 791                 return NULL;
 792         }
 793
 794         /*
 795          * from a requeue, io_u already setup
 796          */
 797         if (io_u->file)
 798                 goto out;
 799
 800         /*
 801          * If using an iolog, grab next piece if any available.
 802          */
 803         if (td->o.read_iolog_file) {
 804                 if (read_iolog_get(td, io_u))
 805                         goto err_put;
 806         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
 807                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
 808                 goto err_put;
 809         }
 810
 811         f = io_u->file;
 812         assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 813
 814         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
 815                 if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
 816                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
 817                         goto err_put;
 818                 }
 819
 820                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 821
 822                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
 823                         populate_verify_io_u(td, io_u);
 824                 else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 825                         io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
 826         }
 827
 828         /*
 829          * Set io data pointers.
 830          */
 831         io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 832         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 833         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 834
 835 out:
 836         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
 837                 fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
 838                 return io_u;
 839         }
 840 err_put:
 841         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
 842         put_io_u(td, io_u);
 843         return NULL;
 844 }
 845
 846 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 847 {
 848         const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
 849
 850         log_err("fio: io_u error");
 851
 852         if (io_u->file)
 853                 log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
 854
 855         log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
 856
 857         log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
 858                                         io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 859
 860         if (!td->error)
 861                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 862 }
 863
 864 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 865                          struct io_completion_data *icd)
 866 {
 867         unsigned long usec;
 868
 869         dprint_io_u(io_u, "io complete");
 870
 871         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
 872         io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 873
 874         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
 875                 td->last_was_sync = 1;
 876                 return;
 877         }
 878
 879         td->last_was_sync = 0;
 880
 881         if (!io_u->error) {
 882                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
 883                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
 884                 int ret;
 885
 886                 td->io_blocks[idx]++;
 887                 td->io_bytes[idx] += bytes;
 888                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 889
 890                 usec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 891
 892                 add_clat_sample(td, idx, usec);
 893                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
 894                 io_u_mark_latency(td, usec);
 895
 896                 if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
 897                     td->o.do_verify &&
 898                     td->o.verify != VERIFY_NONE)
 899                         log_io_piece(td, io_u);
 900
 901                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
 902
 903                 if (io_u->end_io) {
 904                         ret = io_u->end_io(td, io_u);
 905                         if (ret && !icd->error)
 906                                 icd->error = ret;
 907                 }
 908         } else {
 909                 icd->error = io_u->error;
 910                 io_u_log_error(td, io_u);
 911         }
 912 }
 913
 914 static void init_icd(struct io_completion_data *icd, int nr)
 915 {
 916         fio_gettime(&icd->time, NULL);
 917
 918         icd->nr = nr;
 919
 920         icd->error = 0;
 921         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
 922 }
 923
 924 static void ios_completed(struct thread_data *td,
 925                           struct io_completion_data *icd)
 926 {
 927         struct io_u *io_u;
 928         int i;
 929
 930         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
 931                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
 932
 933                 io_completed(td, io_u, icd);
 934                 put_io_u(td, io_u);
 935         }
 936 }
 937
 938 /*
 939  * Complete a single io_u for the sync engines.
 940  */
 941 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 942 {
 943         struct io_completion_data icd;
 944
 945         init_icd(&icd, 1);
 946         io_completed(td, io_u, &icd);
 947         put_io_u(td, io_u);
 948
 949         if (!icd.error)
 950                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 951
 952         td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
 953         return -1;
 954 }
 955
 956 /*
 957  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
 958  */
 959 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events)
 960 {
 961         struct io_completion_data icd;
 962         struct timespec *tvp = NULL;
 963         int ret;
 964         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 965
 966         dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_events);
 967
 968         if (!min_events)
 969                 tvp = &ts;
 970
 971         ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, tvp);
 972         if (ret < 0) {
 973                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
 974                 return ret;
 975         } else if (!ret)
 976                 return ret;
 977
 978         init_icd(&icd, ret);
 979         ios_completed(td, &icd);
 980         if (!icd.error)
 981                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
 982
 983         td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
 984         return -1;
 985 }
 986
 987 /*
 988  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
 989  */
 990 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 991 {
 992         unsigned long slat_time;
 993
 994         slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
 995         add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
 996 }
 997
 998 /*
 999  * "randomly" fill the buffer contents
1000  */
1001 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1002                       unsigned int max_bs)
1003 {
1004         long *ptr = io_u->buf;
1005
1006         if (!td->o.zero_buffers) {
1007                 while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
1008                         *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
1009                         ptr++;
1010                 }
1011         } else
1012                 memset(ptr, 0, max_bs);
1013 }
1014
1015 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1016 void io_u_set_timeout(struct thread_data *td)
1017 {
1018         assert(td->cur_depth);
1019
1020         td->timer.it_interval.tv_sec = 0;
1021         td->timer.it_interval.tv_usec = 0;
1022         td->timer.it_value.tv_sec = IO_U_TIMEOUT + IO_U_TIMEOUT_INC;
1023         td->timer.it_value.tv_usec = 0;
1024         setitimer(ITIMER_REAL, &td->timer, NULL);
1025         fio_gettime(&td->timeout_end, NULL);
1026 }
1027
1028 static void io_u_dump(struct io_u *io_u)
1029 {
1030         unsigned long t_start = mtime_since_now(&io_u->start_time);
1031         unsigned long t_issue = mtime_since_now(&io_u->issue_time);
1032
1033         log_err("io_u=%p, t_start=%lu, t_issue=%lu\n", io_u, t_start, t_issue);
1034         log_err("  buf=%p/%p, len=%lu/%lu, offset=%llu\n", io_u->buf,
1035                                                 io_u->xfer_buf, io_u->buflen,
1036                                                 io_u->xfer_buflen,
1037                                                 io_u->offset);
1038         log_err("  ddir=%d, fname=%s\n", io_u->ddir, io_u->file->file_name);
1039 }
1040 #else
1041 void io_u_set_timeout(struct thread_data fio_unused *td)
1042 {
1043 }
1044 #endif
1045
1046 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1047 static void io_u_timeout_handler(int fio_unused sig)
1048 {
1049         struct thread_data *td, *__td;
1050         pid_t pid = getpid();
1051         struct list_head *entry;
1052         struct io_u *io_u;
1053         int i;
1054
1055         log_err("fio: io_u timeout\n");
1056
1057         /*
1058          * TLS would be nice...
1059          */
1060         td = NULL;
1061         for_each_td(__td, i) {
1062                 if (__td->pid == pid) {
1063                         td = __td;
1064                         break;
1065                 }
1066         }
1067
1068         if (!td) {
1069                 log_err("fio: io_u timeout, can't find job\n");
1070                 exit(1);
1071         }
1072
1073         if (!td->cur_depth) {
1074                 log_err("fio: timeout without pending work?\n");
1075                 return;
1076         }
1077
1078         log_err("fio: io_u timeout: job=%s, pid=%d\n", td->o.name, td->pid);
1079
1080         list_for_each(entry, &td->io_u_busylist) {
1081                 io_u = list_entry(entry, struct io_u, list);
1082
1083                 io_u_dump(io_u);
1084         }
1085
1086         td_verror(td, ETIMEDOUT, "io_u timeout");
1087         exit(1);
1088 }
1089 #endif
1090
1091 void io_u_init_timeout(void)
1092 {
1093 #ifdef FIO_USE_TIMEOUT
1094         signal(SIGALRM, io_u_timeout_handler);
1095 #endif
1096 }