io_u.c

   1 #include <unistd.h>
   2 #include <fcntl.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <signal.h>
   5 #include <time.h>
   6 #include <assert.h>
   7
   8 #include "fio.h"
   9 #include "hash.h"
  10 #include "verify.h"
  11 #include "trim.h"
  12 #include "lib/rand.h"
  13 #include "lib/axmap.h"
  14 #include "err.h"
  15 #include "lib/pow2.h"
  16 #include "minmax.h"
  17
  18 struct io_completion_data {
  19         int nr;                         /* input */
  20
  21         int error;                      /* output */
  22         uint64_t bytes_done[DDIR_RWDIR_CNT];    /* output */
  23         struct timespec time;           /* output */
  24 };
  25
  26 /*
  27  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  28  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  29  */
  30 static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
  31 {
  32         return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
  33 }
  34
  35 /*
  36  * Mark a given offset as used in the map.
  37  */
  38 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  39 {
  40         unsigned int min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
  41         struct fio_file *f = io_u->file;
  42         unsigned int nr_blocks;
  43         uint64_t block;
  44
  45         block = (io_u->offset - f->file_offset) / (uint64_t) min_bs;
  46         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
  47
  48         if (!(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK))
  49                 nr_blocks = axmap_set_nr(f->io_axmap, block, nr_blocks);
  50
  51         if ((nr_blocks * min_bs) < io_u->buflen)
  52                 io_u->buflen = nr_blocks * min_bs;
  53 }
  54
  55 static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  56                            enum fio_ddir ddir)
  57 {
  58         uint64_t max_blocks;
  59         uint64_t max_size;
  60
  61         assert(ddir_rw(ddir));
  62
  63         /*
  64          * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
  65          * -> not for now since there is code assuming it could go either.
  66          */
  67         max_size = f->io_size;
  68         if (max_size > f->real_file_size)
  69                 max_size = f->real_file_size;
  70
  71         if (td->o.zone_range)
  72                 max_size = td->o.zone_range;
  73
  74         if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
  75                 max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
  76
  77         max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
  78         if (!max_blocks)
  79                 return 0;
  80
  81         return max_blocks;
  82 }
  83
  84 struct rand_off {
  85         struct flist_head list;
  86         uint64_t off;
  87 };
  88
  89 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  90                                   enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
  91                                   uint64_t lastb)
  92 {
  93         uint64_t r;
  94
  95         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
  96             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
  97
  98                 r = __rand(&td->random_state);
  99
 100                 dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 101
 102                 *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
 103         } else {
 104                 uint64_t off = 0;
 105
 106                 assert(fio_file_lfsr(f));
 107
 108                 if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
 109                         return 1;
 110
 111                 *b = off;
 112         }
 113
 114         /*
 115          * if we are not maintaining a random map, we are done.
 116          */
 117         if (!file_randommap(td, f))
 118                 goto ret;
 119
 120         /*
 121          * calculate map offset and check if it's free
 122          */
 123         if (random_map_free(f, *b))
 124                 goto ret;
 125
 126         dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
 127                                                 (unsigned long long) *b);
 128
 129         *b = axmap_next_free(f->io_axmap, *b);
 130         if (*b == (uint64_t) -1ULL)
 131                 return 1;
 132 ret:
 133         return 0;
 134 }
 135
 136 static int __get_next_rand_offset_zipf(struct thread_data *td,
 137                                        struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 138                                        uint64_t *b)
 139 {
 140         *b = zipf_next(&f->zipf);
 141         return 0;
 142 }
 143
 144 static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
 145                                          struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 146                                          uint64_t *b)
 147 {
 148         *b = pareto_next(&f->zipf);
 149         return 0;
 150 }
 151
 152 static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
 153                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 154                                         uint64_t *b)
 155 {
 156         *b = gauss_next(&f->gauss);
 157         return 0;
 158 }
 159
 160 static int __get_next_rand_offset_zoned_abs(struct thread_data *td,
 161                                             struct fio_file *f,
 162                                             enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 163 {
 164         struct zone_split_index *zsi;
 165         uint64_t lastb, send, stotal;
 166         unsigned int v;
 167
 168         lastb = last_block(td, f, ddir);
 169         if (!lastb)
 170                 return 1;
 171
 172         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 173 bail:
 174                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 175         }
 176
 177         /*
 178          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 179          */
 180         v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
 181
 182         /*
 183          * Find our generated table. 'send' is the end block of this zone,
 184          * 'stotal' is our start offset.
 185          */
 186         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 187         stotal = zsi->size_prev / td->o.ba[ddir];
 188         send = zsi->size / td->o.ba[ddir];
 189
 190         /*
 191          * Should never happen
 192          */
 193         if (send == -1U) {
 194                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 195                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 196                 goto bail;
 197         } else if (send > lastb) {
 198                 /*
 199                  * This happens if the user specifies ranges that exceed
 200                  * the file/device size. We can't handle that gracefully,
 201                  * so error and exit.
 202                  */
 203                 log_err("fio: zoned_abs sizes exceed file size\n");
 204                 return 1;
 205         }
 206
 207         /*
 208          * Generate index from 0..send-stotal
 209          */
 210         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, send - stotal) == 1)
 211                 return 1;
 212
 213         *b += stotal;
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
 218                                         struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
 219                                         uint64_t *b)
 220 {
 221         unsigned int v, send, stotal;
 222         uint64_t offset, lastb;
 223         struct zone_split_index *zsi;
 224
 225         lastb = last_block(td, f, ddir);
 226         if (!lastb)
 227                 return 1;
 228
 229         if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
 230 bail:
 231                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 232         }
 233
 234         /*
 235          * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
 236          */
 237         v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
 238
 239         zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
 240         stotal = zsi->size_perc_prev;
 241         send = zsi->size_perc;
 242
 243         /*
 244          * Should never happen
 245          */
 246         if (send == -1U) {
 247                 if (!fio_did_warn(FIO_WARN_ZONED_BUG))
 248                         log_err("fio: bug in zoned generation\n");
 249                 goto bail;
 250         }
 251
 252         /*
 253          * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
 254          * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
 255          * the start, in percent.
 256          */
 257         if (stotal)
 258                 offset = stotal * lastb / 100ULL;
 259         else
 260                 offset = 0;
 261
 262         lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
 263
 264         /*
 265          * Generate index from 0..send-of-lastb
 266          */
 267         if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
 268                 return 1;
 269
 270         /*
 271          * Add our start offset, if any
 272          */
 273         if (offset)
 274                 *b += offset;
 275
 276         return 0;
 277 }
 278
 279 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 280 {
 281         struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
 282         struct rand_off *r2 = flist_entry(b, struct rand_off, list);
 283
 284         return r1->off - r2->off;
 285 }
 286
 287 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 288                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 289 {
 290         if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
 291                 uint64_t lastb;
 292
 293                 lastb = last_block(td, f, ddir);
 294                 if (!lastb)
 295                         return 1;
 296
 297                 return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
 298         } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
 299                 return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
 300         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
 301                 return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
 302         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
 303                 return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
 304         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
 305                 return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 306         else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED_ABS)
 307                 return __get_next_rand_offset_zoned_abs(td, f, ddir, b);
 308
 309         log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
 310         return 1;
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
 315  * specified.
 316  */
 317 static inline bool should_sort_io(struct thread_data *td)
 318 {
 319         if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
 320                 return false;
 321         if (!td_random(td))
 322                 return false;
 323         if (td->runstate != TD_VERIFYING)
 324                 return false;
 325         if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
 326             td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64)
 327                 return false;
 328
 329         return true;
 330 }
 331
 332 static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 333 {
 334         unsigned int v;
 335
 336         if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
 337                 return true;
 338
 339         v = rand32_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 340
 341         return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 342 }
 343
 344 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 345                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 346 {
 347         struct rand_off *r;
 348         int i, ret = 1;
 349
 350         if (!should_sort_io(td))
 351                 return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 352
 353         if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
 354 fetch:
 355                 r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
 356                 flist_del(&r->list);
 357                 *b = r->off;
 358                 free(r);
 359                 return 0;
 360         }
 361
 362         for (i = 0; i < td->o.verifysort_nr; i++) {
 363                 r = malloc(sizeof(*r));
 364
 365                 ret = get_off_from_method(td, f, ddir, &r->off);
 366                 if (ret) {
 367                         free(r);
 368                         break;
 369                 }
 370
 371                 flist_add(&r->list, &td->next_rand_list);
 372         }
 373
 374         if (ret && !i)
 375                 return ret;
 376
 377         assert(!flist_empty(&td->next_rand_list));
 378         flist_sort(NULL, &td->next_rand_list, flist_cmp);
 379         goto fetch;
 380 }
 381
 382 static void loop_cache_invalidate(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 383 {
 384         struct thread_options *o = &td->o;
 385
 386         if (o->invalidate_cache && !o->odirect) {
 387                 int fio_unused ret;
 388
 389                 ret = file_invalidate_cache(td, f);
 390         }
 391 }
 392
 393 static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 394                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 395 {
 396         if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 397                 return 0;
 398
 399         if (td->o.time_based ||
 400             (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)) {
 401                 fio_file_reset(td, f);
 402                 if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
 403                         return 0;
 404                 loop_cache_invalidate(td, f);
 405         }
 406
 407         dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
 408                         f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
 409                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 410         return 1;
 411 }
 412
 413 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 414                                enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 415 {
 416         struct thread_options *o = &td->o;
 417
 418         assert(ddir_rw(ddir));
 419
 420         /*
 421          * If we reach the end for a time based run, reset us back to 0
 422          * and invalidate the cache, if we need to.
 423          */
 424         if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
 425             o->time_based) {
 426                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
 427                 loop_cache_invalidate(td, f);
 428         }
 429
 430         if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
 431                 uint64_t pos;
 432
 433                 /*
 434                  * Only rewind if we already hit the end
 435                  */
 436                 if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset &&
 437                     f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0) {
 438                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 439                                 f->last_pos[ddir] = f->io_size;
 440                         else
 441                                 f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 442                 }
 443
 444                 pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
 445                 if (pos && o->ddir_seq_add) {
 446                         pos += o->ddir_seq_add;
 447
 448                         /*
 449                          * If we reach beyond the end of the file
 450                          * with holed IO, wrap around to the
 451                          * beginning again. If we're doing backwards IO,
 452                          * wrap to the end.
 453                          */
 454                         if (pos >= f->real_file_size) {
 455                                 if (o->ddir_seq_add > 0)
 456                                         pos = f->file_offset;
 457                                 else {
 458                                         if (f->real_file_size > f->io_size)
 459                                                 pos = f->io_size;
 460                                         else
 461                                                 pos = f->real_file_size;
 462
 463                                         pos += o->ddir_seq_add;
 464                                 }
 465                         }
 466                 }
 467
 468                 *offset = pos;
 469                 return 0;
 470         }
 471
 472         return 1;
 473 }
 474
 475 static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 476                           enum fio_ddir ddir, int rw_seq,
 477                           bool *is_random)
 478 {
 479         struct fio_file *f = io_u->file;
 480         uint64_t b, offset;
 481         int ret;
 482
 483         assert(ddir_rw(ddir));
 484
 485         b = offset = -1ULL;
 486
 487         if (rw_seq) {
 488                 if (td_random(td)) {
 489                         if (should_do_random(td, ddir)) {
 490                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 491                                 *is_random = true;
 492                         } else {
 493                                 *is_random = false;
 494                                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 495                                 ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 496                                 if (ret)
 497                                         ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 498                         }
 499                 } else {
 500                         *is_random = false;
 501                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 502                 }
 503         } else {
 504                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
 505                 *is_random = false;
 506
 507                 if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
 508                         ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
 509                         if (ret) {
 510                                 ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
 511                                 *is_random = false;
 512                         }
 513                 } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
 514                         if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
 515                                 offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
 516                         else
 517                                 offset = 0;
 518                         ret = 0;
 519                 } else {
 520                         log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
 521                         ret = 1;
 522                 }
 523         }
 524
 525         if (!ret) {
 526                 if (offset != -1ULL)
 527                         io_u->offset = offset;
 528                 else if (b != -1ULL)
 529                         io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
 530                 else {
 531                         log_err("fio: bug in offset generation: offset=%llu, b=%llu\n", (unsigned long long) offset, (unsigned long long) b);
 532                         ret = 1;
 533                 }
 534         }
 535
 536         return ret;
 537 }
 538
 539 /*
 540  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
 541  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
 542  * the last io issued.
 543  */
 544 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 545                            bool *is_random)
 546 {
 547         struct fio_file *f = io_u->file;
 548         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
 549         int rw_seq_hit = 0;
 550
 551         assert(ddir_rw(ddir));
 552
 553         if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
 554                 rw_seq_hit = 1;
 555                 td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
 556         }
 557
 558         if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, is_random))
 559                 return 1;
 560
 561         if (io_u->offset >= f->io_size) {
 562                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
 563                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 564                                         (unsigned long long) f->io_size);
 565                 return 1;
 566         }
 567
 568         io_u->offset += f->file_offset;
 569         if (io_u->offset >= f->real_file_size) {
 570                 dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= size %llu\n",
 571                                         (unsigned long long) io_u->offset,
 572                                         (unsigned long long) f->real_file_size);
 573                 return 1;
 574         }
 575
 576         return 0;
 577 }
 578
 579 static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 580                              unsigned int buflen)
 581 {
 582         struct fio_file *f = io_u->file;
 583
 584         return io_u->offset + buflen <= f->io_size + get_start_offset(td, f);
 585 }
 586
 587 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 588                                     bool is_random)
 589 {
 590         int ddir = io_u->ddir;
 591         unsigned int buflen = 0;
 592         unsigned int minbs, maxbs;
 593         uint64_t frand_max, r;
 594         bool power_2;
 595
 596         assert(ddir_rw(ddir));
 597
 598         if (td->o.bs_is_seq_rand)
 599                 ddir = is_random ? DDIR_WRITE : DDIR_READ;
 600
 601         minbs = td->o.min_bs[ddir];
 602         maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 603
 604         if (minbs == maxbs)
 605                 return minbs;
 606
 607         /*
 608          * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
 609          */
 610         if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
 611                 return 0;
 612
 613         frand_max = rand_max(&td->bsrange_state[ddir]);
 614         do {
 615                 r = __rand(&td->bsrange_state[ddir]);
 616
 617                 if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
 618                         buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
 619                                         (r / (frand_max + 1.0)));
 620                         if (buflen < minbs)
 621                                 buflen = minbs;
 622                 } else {
 623                         long long perc = 0;
 624                         unsigned int i;
 625
 626                         for (i = 0; i < td->o.bssplit_nr[ddir]; i++) {
 627                                 struct bssplit *bsp = &td->o.bssplit[ddir][i];
 628
 629                                 buflen = bsp->bs;
 630                                 perc += bsp->perc;
 631                                 if (!perc)
 632                                         break;
 633                                 if ((r / perc <= frand_max / 100ULL) &&
 634                                     io_u_fits(td, io_u, buflen))
 635                                         break;
 636                         }
 637                 }
 638
 639                 power_2 = is_power_of_2(minbs);
 640                 if (!td->o.bs_unaligned && power_2)
 641                         buflen &= ~(minbs - 1);
 642                 else if (!td->o.bs_unaligned && !power_2)
 643                         buflen -= buflen % minbs;
 644         } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 645
 646         return buflen;
 647 }
 648
 649 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 650 {
 651         unsigned int diff;
 652
 653         /*
 654          * we do time or byte based switch. this is needed because
 655          * buffered writes may issue a lot quicker than they complete,
 656          * whereas reads do not.
 657          */
 658         diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 659         td->rwmix_issues = (td->io_issues[td->rwmix_ddir] * diff) / 100;
 660 }
 661
 662 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 663 {
 664         unsigned int v;
 665
 666         v = rand32_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 667
 668         if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
 669                 return DDIR_READ;
 670
 671         return DDIR_WRITE;
 672 }
 673
 674 int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 675 {
 676         int completed = 0;
 677
 678         /*
 679          * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
 680          * not to skew our latency numbers.
 681          *
 682          * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
 683          * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
 684          * io's that have been actually submitted to an async engine,
 685          * and cur_depth is meaningless for sync engines.
 686          */
 687         if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
 688                 int fio_unused ret;
 689
 690                 ret = td_io_commit(td);
 691         }
 692
 693         while (td->io_u_in_flight) {
 694                 int ret;
 695
 696                 ret = io_u_queued_complete(td, 1);
 697                 if (ret > 0)
 698                         completed += ret;
 699         }
 700
 701         if (td->flags & TD_F_REGROW_LOGS)
 702                 regrow_logs(td);
 703
 704         return completed;
 705 }
 706
 707 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 708 {
 709         enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
 710         uint64_t usec;
 711         uint64_t now;
 712
 713         assert(ddir_rw(ddir));
 714         now = utime_since_now(&td->start);
 715
 716         /*
 717          * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
 718          */
 719         if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
 720                 return ddir;
 721
 722         /*
 723          * We are ahead of rate in this direction. See if we
 724          * should switch.
 725          */
 726         if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
 727                 /*
 728                  * Other direction is behind rate, switch
 729                  */
 730                 if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
 731                         return odir;
 732
 733                 /*
 734                  * Both directions are ahead of rate. sleep the min,
 735                  * switch if necessary
 736                  */
 737                 if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
 738                     td->rate_next_io_time[odir]) {
 739                         usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 740                 } else {
 741                         usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
 742                         ddir = odir;
 743                 }
 744         } else
 745                 usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 746
 747         if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
 748                 io_u_quiesce(td);
 749
 750         usec_sleep(td, usec);
 751         return ddir;
 752 }
 753
 754 /*
 755  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
 756  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
 757  * necessary.
 758  */
 759 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 760 {
 761         enum fio_ddir ddir;
 762
 763         /*
 764          * See if it's time to fsync/fdatasync/sync_file_range first,
 765          * and if not then move on to check regular I/Os.
 766          */
 767         if (should_fsync(td)) {
 768                 if (td->o.fsync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 769                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks))
 770                         return DDIR_SYNC;
 771
 772                 if (td->o.fdatasync_blocks && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 773                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks))
 774                         return DDIR_DATASYNC;
 775
 776                 if (td->sync_file_range_nr && td->io_issues[DDIR_WRITE] &&
 777                     !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr))
 778                         return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
 779         }
 780
 781         if (td_rw(td)) {
 782                 /*
 783                  * Check if it's time to seed a new data direction.
 784                  */
 785                 if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
 786                         /*
 787                          * Put a top limit on how many bytes we do for
 788                          * one data direction, to avoid overflowing the
 789                          * ranges too much
 790                          */
 791                         ddir = get_rand_ddir(td);
 792
 793                         if (ddir != td->rwmix_ddir)
 794                                 set_rwmix_bytes(td);
 795
 796                         td->rwmix_ddir = ddir;
 797                 }
 798                 ddir = td->rwmix_ddir;
 799         } else if (td_read(td))
 800                 ddir = DDIR_READ;
 801         else if (td_write(td))
 802                 ddir = DDIR_WRITE;
 803         else if (td_trim(td))
 804                 ddir = DDIR_TRIM;
 805         else
 806                 ddir = DDIR_INVAL;
 807
 808         td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
 809         return td->rwmix_ddir;
 810 }
 811
 812 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 813 {
 814         enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
 815
 816         if (td_trimwrite(td)) {
 817                 struct fio_file *f = io_u->file;
 818                 if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
 819                         ddir = DDIR_TRIM;
 820                 else
 821                         ddir = DDIR_WRITE;
 822         }
 823
 824         io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 825
 826         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && td_ioengine_flagged(td, FIO_BARRIER) &&
 827             td->o.barrier_blocks &&
 828            !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
 829              td->io_issues[DDIR_WRITE])
 830                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_BARRIER);
 831 }
 832
 833 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 834 {
 835         unsigned int ret = put_file(td, f);
 836
 837         if (ret)
 838                 td_verror(td, ret, "file close");
 839 }
 840
 841 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 842 {
 843         if (td->parent)
 844                 td = td->parent;
 845
 846         td_io_u_lock(td);
 847
 848         if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
 849                 put_file_log(td, io_u->file);
 850
 851         io_u->file = NULL;
 852         io_u_set(td, io_u, IO_U_F_FREE);
 853
 854         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
 855                 td->cur_depth--;
 856                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
 857         }
 858         io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
 859         td_io_u_unlock(td);
 860         td_io_u_free_notify(td);
 861 }
 862
 863 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 864 {
 865         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT);
 866         put_io_u(td, io_u);
 867 }
 868
 869 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 870 {
 871         struct io_u *__io_u = *io_u;
 872         enum fio_ddir ddir = acct_ddir(__io_u);
 873
 874         dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 875
 876         if (td->parent)
 877                 td = td->parent;
 878
 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_unlock(td);
 893         td_io_u_free_notify(td);
 894         *io_u = NULL;
 895 }
 896
 897 static void __fill_io_u_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 898 {
 899         struct fio_file *f = io_u->file;
 900
 901         /*
 902          * See if it's time to switch to a new zone
 903          */
 904         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
 905                 td->zone_bytes = 0;
 906                 f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
 907
 908                 /*
 909                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
 910                  */
 911                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 912                         f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
 913                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 914                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
 915         }
 916
 917         /*
 918          * If zone_size > zone_range, then maintain the same zone until
 919          * zone_bytes >= zone_size.
 920          */
 921         if (f->last_pos[io_u->ddir] >= (f->file_offset + td->o.zone_range)) {
 922                 dprint(FD_IO, "io_u maintain zone offset=%" PRIu64 "/last_pos=%" PRIu64 "\n",
 923                                 f->file_offset, f->last_pos[io_u->ddir]);
 924                 f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
 925         }
 926
 927         /*
 928          * For random: if 'norandommap' is not set and zone_size > zone_range,
 929          * map needs to be reset as it's done with zone_range everytime.
 930          */
 931         if ((td->zone_bytes % td->o.zone_range) == 0) {
 932                 fio_file_reset(td, f);
 933         }
 934 }
 935
 936 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 937 {
 938         bool is_random;
 939
 940         if (td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO))
 941                 goto out;
 942
 943         set_rw_ddir(td, io_u);
 944
 945         /*
 946          * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
 947          */
 948         if (!ddir_rw(io_u->ddir))
 949                 goto out;
 950
 951         /*
 952          * When file is zoned zone_range is always positive
 953          */
 954         if (td->o.zone_range) {
 955                 __fill_io_u_zone(td, io_u);
 956         }
 957
 958         /*
 959          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
 960          * position.
 961          */
 962         if (get_next_offset(td, io_u, &is_random)) {
 963                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting offset\n", io_u);
 964                 return 1;
 965         }
 966
 967         io_u->buflen = get_next_buflen(td, io_u, is_random);
 968         if (!io_u->buflen) {
 969                 dprint(FD_IO, "io_u %p, failed getting buflen\n", io_u);
 970                 return 1;
 971         }
 972
 973         if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size) {
 974                 dprint(FD_IO, "io_u %p, off=0x%llx + len=0x%lx exceeds file size=0x%llx\n",
 975                         io_u,
 976                         (unsigned long long) io_u->offset, io_u->buflen,
 977                         (unsigned long long) io_u->file->real_file_size);
 978                 return 1;
 979         }
 980
 981         /*
 982          * mark entry before potentially trimming io_u
 983          */
 984         if (td_random(td) && file_randommap(td, io_u->file))
 985                 mark_random_map(td, io_u);
 986
 987 out:
 988         dprint_io_u(io_u, "fill");
 989         td->zone_bytes += io_u->buflen;
 990         return 0;
 991 }
 992
 993 static void __io_u_mark_map(uint64_t *map, unsigned int nr)
 994 {
 995         int idx = 0;
 996
 997         switch (nr) {
 998         default:
 999                 idx = 6;
1000                 break;
1001         case 33 ... 64:
1002                 idx = 5;
1003                 break;
1004         case 17 ... 32:
1005                 idx = 4;
1006                 break;
1007         case 9 ... 16:
1008                 idx = 3;
1009                 break;
1010         case 5 ... 8:
1011                 idx = 2;
1012                 break;
1013         case 1 ... 4:
1014                 idx = 1;
1015         case 0:
1016                 break;
1017         }
1018
1019         map[idx]++;
1020 }
1021
1022 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1023 {
1024         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_submit, nr);
1025         td->ts.total_submit++;
1026 }
1027
1028 void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1029 {
1030         __io_u_mark_map(td->ts.io_u_complete, nr);
1031         td->ts.total_complete++;
1032 }
1033
1034 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
1035 {
1036         int idx = 0;
1037
1038         switch (td->cur_depth) {
1039         default:
1040                 idx = 6;
1041                 break;
1042         case 32 ... 63:
1043                 idx = 5;
1044                 break;
1045         case 16 ... 31:
1046                 idx = 4;
1047                 break;
1048         case 8 ... 15:
1049                 idx = 3;
1050                 break;
1051         case 4 ... 7:
1052                 idx = 2;
1053                 break;
1054         case 2 ... 3:
1055                 idx = 1;
1056         case 1:
1057                 break;
1058         }
1059
1060         td->ts.io_u_map[idx] += nr;
1061 }
1062
1063 static void io_u_mark_lat_nsec(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1064 {
1065         int idx = 0;
1066
1067         assert(nsec < 1000);
1068
1069         switch (nsec) {
1070         case 750 ... 999:
1071                 idx = 9;
1072                 break;
1073         case 500 ... 749:
1074                 idx = 8;
1075                 break;
1076         case 250 ... 499:
1077                 idx = 7;
1078                 break;
1079         case 100 ... 249:
1080                 idx = 6;
1081                 break;
1082         case 50 ... 99:
1083                 idx = 5;
1084                 break;
1085         case 20 ... 49:
1086                 idx = 4;
1087                 break;
1088         case 10 ... 19:
1089                 idx = 3;
1090                 break;
1091         case 4 ... 9:
1092                 idx = 2;
1093                 break;
1094         case 2 ... 3:
1095                 idx = 1;
1096         case 0 ... 1:
1097                 break;
1098         }
1099
1100         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_N_NR);
1101         td->ts.io_u_lat_n[idx]++;
1102 }
1103
1104 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long long usec)
1105 {
1106         int idx = 0;
1107
1108         assert(usec < 1000 && usec >= 1);
1109
1110         switch (usec) {
1111         case 750 ... 999:
1112                 idx = 9;
1113                 break;
1114         case 500 ... 749:
1115                 idx = 8;
1116                 break;
1117         case 250 ... 499:
1118                 idx = 7;
1119                 break;
1120         case 100 ... 249:
1121                 idx = 6;
1122                 break;
1123         case 50 ... 99:
1124                 idx = 5;
1125                 break;
1126         case 20 ... 49:
1127                 idx = 4;
1128                 break;
1129         case 10 ... 19:
1130                 idx = 3;
1131                 break;
1132         case 4 ... 9:
1133                 idx = 2;
1134                 break;
1135         case 2 ... 3:
1136                 idx = 1;
1137         case 0 ... 1:
1138                 break;
1139         }
1140
1141         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
1142         td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
1143 }
1144
1145 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long long msec)
1146 {
1147         int idx = 0;
1148
1149         assert(msec >= 1);
1150
1151         switch (msec) {
1152         default:
1153                 idx = 11;
1154                 break;
1155         case 1000 ... 1999:
1156                 idx = 10;
1157                 break;
1158         case 750 ... 999:
1159                 idx = 9;
1160                 break;
1161         case 500 ... 749:
1162                 idx = 8;
1163                 break;
1164         case 250 ... 499:
1165                 idx = 7;
1166                 break;
1167         case 100 ... 249:
1168                 idx = 6;
1169                 break;
1170         case 50 ... 99:
1171                 idx = 5;
1172                 break;
1173         case 20 ... 49:
1174                 idx = 4;
1175                 break;
1176         case 10 ... 19:
1177                 idx = 3;
1178                 break;
1179         case 4 ... 9:
1180                 idx = 2;
1181                 break;
1182         case 2 ... 3:
1183                 idx = 1;
1184         case 0 ... 1:
1185                 break;
1186         }
1187
1188         assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
1189         td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
1190 }
1191
1192 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long long nsec)
1193 {
1194         if (nsec < 1000)
1195                 io_u_mark_lat_nsec(td, nsec);
1196         else if (nsec < 1000000)
1197                 io_u_mark_lat_usec(td, nsec / 1000);
1198         else
1199                 io_u_mark_lat_msec(td, nsec / 1000000);
1200 }
1201
1202 static unsigned int __get_next_fileno_rand(struct thread_data *td)
1203 {
1204         unsigned long fileno;
1205
1206         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RANDOM) {
1207                 uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
1208                 unsigned long r;
1209
1210                 r = __rand(&td->next_file_state);
1211                 return (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
1212                                 * (r / (frand_max + 1.0)));
1213         }
1214
1215         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_ZIPF)
1216                 fileno = zipf_next(&td->next_file_zipf);
1217         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_PARETO)
1218                 fileno = pareto_next(&td->next_file_zipf);
1219         else if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_GAUSS)
1220                 fileno = gauss_next(&td->next_file_gauss);
1221         else {
1222                 log_err("fio: bad file service type: %d\n", td->o.file_service_type);
1223                 assert(0);
1224                 return 0;
1225         }
1226
1227         return fileno >> FIO_FSERVICE_SHIFT;
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Get next file to service by choosing one at random
1232  */
1233 static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
1234                                            enum fio_file_flags goodf,
1235                                            enum fio_file_flags badf)
1236 {
1237         struct fio_file *f;
1238         int fno;
1239
1240         do {
1241                 int opened = 0;
1242
1243                 fno = __get_next_fileno_rand(td);
1244
1245                 f = td->files[fno];
1246                 if (fio_file_done(f))
1247                         continue;
1248
1249                 if (!fio_file_open(f)) {
1250                         int err;
1251
1252                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1253                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1254
1255                         err = td_io_open_file(td, f);
1256                         if (err)
1257                                 continue;
1258                         opened = 1;
1259                 }
1260
1261                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf)) {
1262                         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rand: %p\n", f);
1263                         return f;
1264                 }
1265                 if (opened)
1266                         td_io_close_file(td, f);
1267         } while (1);
1268 }
1269
1270 /*
1271  * Get next file to service by doing round robin between all available ones
1272  */
1273 static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
1274                                          int badf)
1275 {
1276         unsigned int old_next_file = td->next_file;
1277         struct fio_file *f;
1278
1279         do {
1280                 int opened = 0;
1281
1282                 f = td->files[td->next_file];
1283
1284                 td->next_file++;
1285                 if (td->next_file >= td->o.nr_files)
1286                         td->next_file = 0;
1287
1288                 dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
1289                 if (fio_file_done(f)) {
1290                         f = NULL;
1291                         continue;
1292                 }
1293
1294                 if (!fio_file_open(f)) {
1295                         int err;
1296
1297                         if (td->nr_open_files >= td->o.open_files)
1298                                 return ERR_PTR(-EBUSY);
1299
1300                         err = td_io_open_file(td, f);
1301                         if (err) {
1302                                 dprint(FD_FILE, "error %d on open of %s\n",
1303                                         err, f->file_name);
1304                                 f = NULL;
1305                                 continue;
1306                         }
1307                         opened = 1;
1308                 }
1309
1310                 dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
1311                                                                 f->flags);
1312                 if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
1313                         break;
1314
1315                 if (opened)
1316                         td_io_close_file(td, f);
1317
1318                 f = NULL;
1319         } while (td->next_file != old_next_file);
1320
1321         dprint(FD_FILE, "get_next_file_rr: %p\n", f);
1322         return f;
1323 }
1324
1325 static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
1326 {
1327         struct fio_file *f;
1328
1329         assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
1330
1331         if (td->nr_done_files >= td->o.nr_files) {
1332                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: nr_open=%d, nr_done=%d,"
1333                                 " nr_files=%d\n", td->nr_open_files,
1334                                                   td->nr_done_files,
1335                                                   td->o.nr_files);
1336                 return NULL;
1337         }
1338
1339         f = td->file_service_file;
1340         if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
1341                 if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1342                         goto out;
1343                 if (td->file_service_left--)
1344                         goto out;
1345         }
1346
1347         if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
1348             td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
1349                 f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1350         else
1351                 f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
1352
1353         if (IS_ERR(f))
1354                 return f;
1355
1356         td->file_service_file = f;
1357         td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
1358 out:
1359         if (f)
1360                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: %p [%s]\n", f, f->file_name);
1361         else
1362                 dprint(FD_FILE, "get_next_file: NULL\n");
1363         return f;
1364 }
1365
1366 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
1367 {
1368         return __get_next_file(td);
1369 }
1370
1371 static long set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1372 {
1373         struct fio_file *f;
1374
1375         do {
1376                 f = get_next_file(td);
1377                 if (IS_ERR_OR_NULL(f))
1378                         return PTR_ERR(f);
1379
1380                 io_u->file = f;
1381                 get_file(f);
1382
1383                 if (!fill_io_u(td, io_u))
1384                         break;
1385
1386                 put_file_log(td, f);
1387                 td_io_close_file(td, f);
1388                 io_u->file = NULL;
1389                 if (td->o.file_service_type & __FIO_FSERVICE_NONUNIFORM)
1390                         fio_file_reset(td, f);
1391                 else {
1392                         fio_file_set_done(f);
1393                         td->nr_done_files++;
1394                         dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
1395                                         td->nr_done_files, td->o.nr_files);
1396                 }
1397         } while (1);
1398
1399         return 0;
1400 }
1401
1402 static void lat_fatal(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
1403                       unsigned long long tnsec, unsigned long long max_nsec)
1404 {
1405         if (!td->error)
1406                 log_err("fio: latency of %llu nsec exceeds specified max (%llu nsec)\n", tnsec, max_nsec);
1407         td_verror(td, ETIMEDOUT, "max latency exceeded");
1408         icd->error = ETIMEDOUT;
1409 }
1410
1411 static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
1412 {
1413         fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1414         td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1415         td->latency_failed = 0;
1416 }
1417
1418 /*
1419  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
1420  * are at QD=1, then it's time to give up.
1421  */
1422 static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
1423 {
1424         if (td->latency_qd == 1)
1425                 return true;
1426
1427         td->latency_qd_high = td->latency_qd;
1428
1429         if (td->latency_qd == td->latency_qd_low)
1430                 td->latency_qd_low--;
1431
1432         td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_low) / 2;
1433
1434         dprint(FD_RATE, "Ramped down: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1435
1436         /*
1437          * When we ramp QD down, quiesce existing IO to prevent
1438          * a storm of ramp downs due to pending higher depth.
1439          */
1440         io_u_quiesce(td);
1441         lat_new_cycle(td);
1442         return false;
1443 }
1444
1445 static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
1446 {
1447         if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
1448                 return __lat_target_failed(td);
1449
1450         td->latency_failed++;
1451         return false;
1452 }
1453
1454 void lat_target_init(struct thread_data *td)
1455 {
1456         td->latency_end_run = 0;
1457
1458         if (td->o.latency_target) {
1459                 dprint(FD_RATE, "Latency target=%llu\n", td->o.latency_target);
1460                 fio_gettime(&td->latency_ts, NULL);
1461                 td->latency_qd = 1;
1462                 td->latency_qd_high = td->o.iodepth;
1463                 td->latency_qd_low = 1;
1464                 td->latency_ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks);
1465         } else
1466                 td->latency_qd = td->o.iodepth;
1467 }
1468
1469 void lat_target_reset(struct thread_data *td)
1470 {
1471         if (!td->latency_end_run)
1472                 lat_target_init(td);
1473 }
1474
1475 static void lat_target_success(struct thread_data *td)
1476 {
1477         const unsigned int qd = td->latency_qd;
1478         struct thread_options *o = &td->o;
1479
1480         td->latency_qd_low = td->latency_qd;
1481
1482         /*
1483          * If we haven't failed yet, we double up to a failing value instead
1484          * of bisecting from highest possible queue depth. If we have set
1485          * a limit other than td->o.iodepth, bisect between that.
1486          */
1487         if (td->latency_qd_high != o->iodepth)
1488                 td->latency_qd = (td->latency_qd + td->latency_qd_high) / 2;
1489         else
1490                 td->latency_qd *= 2;
1491
1492         if (td->latency_qd > o->iodepth)
1493                 td->latency_qd = o->iodepth;
1494
1495         dprint(FD_RATE, "Ramped up: %d %d %d\n", td->latency_qd_low, td->latency_qd, td->latency_qd_high);
1496
1497         /*
1498          * Same as last one, we are done. Let it run a latency cycle, so
1499          * we get only the results from the targeted depth.
1500          */
1501         if (td->latency_qd == qd) {
1502                 if (td->latency_end_run) {
1503                         dprint(FD_RATE, "We are done\n");
1504                         td->done = 1;
1505                 } else {
1506                         dprint(FD_RATE, "Quiesce and final run\n");
1507                         io_u_quiesce(td);
1508                         td->latency_end_run = 1;
1509                         reset_all_stats(td);
1510                         reset_io_stats(td);
1511                 }
1512         }
1513
1514         lat_new_cycle(td);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Check if we can bump the queue depth
1519  */
1520 void lat_target_check(struct thread_data *td)
1521 {
1522         uint64_t usec_window;
1523         uint64_t ios;
1524         double success_ios;
1525
1526         usec_window = utime_since_now(&td->latency_ts);
1527         if (usec_window < td->o.latency_window)
1528                 return;
1529
1530         ios = ddir_rw_sum(td->io_blocks) - td->latency_ios;
1531         success_ios = (double) (ios - td->latency_failed) / (double) ios;
1532         success_ios *= 100.0;
1533
1534         dprint(FD_RATE, "Success rate: %.2f%% (target %.2f%%)\n", success_ios, td->o.latency_percentile.u.f);
1535
1536         if (success_ios >= td->o.latency_percentile.u.f)
1537                 lat_target_success(td);
1538         else
1539                 __lat_target_failed(td);
1540 }
1541
1542 /*
1543  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
1544  * using the full queue depth available.
1545  */
1546 bool queue_full(const struct thread_data *td)
1547 {
1548         const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
1549
1550         if (qempty)
1551                 return true;
1552         if (!td->o.latency_target)
1553                 return false;
1554
1555         return td->cur_depth >= td->latency_qd;
1556 }
1557
1558 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
1559 {
1560         struct io_u *io_u = NULL;
1561
1562         if (td->stop_io)
1563                 return NULL;
1564
1565         td_io_u_lock(td);
1566
1567 again:
1568         if (!io_u_rempty(&td->io_u_requeues))
1569                 io_u = io_u_rpop(&td->io_u_requeues);
1570         else if (!queue_full(td)) {
1571                 io_u = io_u_qpop(&td->io_u_freelist);
1572
1573                 io_u->file = NULL;
1574                 io_u->buflen = 0;
1575                 io_u->resid = 0;
1576                 io_u->end_io = NULL;
1577         }
1578
1579         if (io_u) {
1580                 assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
1581                 io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
1582                                  IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
1583                                  IO_U_F_VER_LIST);
1584
1585                 io_u->error = 0;
1586                 io_u->acct_ddir = -1;
1587                 td->cur_depth++;
1588                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1589                 io_u_set(td, io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
1590                 io_u->ipo = NULL;
1591         } else if (td_async_processing(td)) {
1592                 /*
1593                  * We ran out, wait for async verify threads to finish and
1594                  * return one
1595                  */
1596                 assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
1597                 assert(!pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock));
1598                 goto again;
1599         }
1600
1601         td_io_u_unlock(td);
1602         return io_u;
1603 }
1604
1605 static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1606 {
1607         if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
1608                 return false;
1609         if (!td->trim_entries)
1610                 return false;
1611
1612         if (td->trim_batch) {
1613                 td->trim_batch--;
1614                 if (get_next_trim(td, io_u))
1615                         return true;
1616         } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
1617                      td->last_ddir != DDIR_READ) {
1618                 td->trim_batch = td->o.trim_batch;
1619                 if (!td->trim_batch)
1620                         td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
1621                 if (get_next_trim(td, io_u))
1622                         return true;
1623         }
1624
1625         return false;
1626 }
1627
1628 static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1629 {
1630         if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
1631                 return false;
1632
1633         if (td->io_hist_len) {
1634                 int get_verify = 0;
1635
1636                 if (td->verify_batch)
1637                         get_verify = 1;
1638                 else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
1639                          td->last_ddir != DDIR_READ) {
1640                         td->verify_batch = td->o.verify_batch;
1641                         if (!td->verify_batch)
1642                                 td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
1643                         get_verify = 1;
1644                 }
1645
1646                 if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
1647                         td->verify_batch--;
1648                         return true;
1649                 }
1650         }
1651
1652         return false;
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
1657  * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
1658  * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
1659  * we can expect from a device.
1660  */
1661 static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
1662 {
1663         unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen >> 9;
1664         unsigned int offset;
1665         uint64_t boffset, *iptr;
1666         char *p;
1667
1668         if (!nr_blocks)
1669                 return;
1670
1671         p = io_u->xfer_buf;
1672         boffset = io_u->offset;
1673
1674         if (io_u->buf_filled_len)
1675                 io_u->buf_filled_len = 0;
1676
1677         /*
1678          * Generate random index between 0..7. We do chunks of 512b, if
1679          * we assume a cacheline is 64 bytes, then we have 8 of those.
1680          * Scramble content within the blocks in the same cacheline to
1681          * speed things up.
1682          */
1683         offset = (io_u->start_time.tv_nsec ^ boffset) & 7;
1684
1685         for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
1686                 /*
1687                  * Fill offset into start of cacheline, time into end
1688                  * of cacheline
1689                  */
1690                 iptr = (void *) p + (offset << 6);
1691                 *iptr = boffset;
1692
1693                 iptr = (void *) p + 64 - 2 * sizeof(uint64_t);
1694                 iptr[0] = io_u->start_time.tv_sec;
1695                 iptr[1] = io_u->start_time.tv_nsec;
1696
1697                 p += 512;
1698                 boffset += 512;
1699         }
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
1704  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
1705  */
1706 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
1707 {
1708         struct fio_file *f;
1709         struct io_u *io_u;
1710         int do_scramble = 0;
1711         long ret = 0;
1712
1713         io_u = __get_io_u(td);
1714         if (!io_u) {
1715                 dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
1716                 return NULL;
1717         }
1718
1719         if (check_get_verify(td, io_u))
1720                 goto out;
1721         if (check_get_trim(td, io_u))
1722                 goto out;
1723
1724         /*
1725          * from a requeue, io_u already setup
1726          */
1727         if (io_u->file)
1728                 goto out;
1729
1730         /*
1731          * If using an iolog, grab next piece if any available.
1732          */
1733         if (td->flags & TD_F_READ_IOLOG) {
1734                 if (read_iolog_get(td, io_u))
1735                         goto err_put;
1736         } else if (set_io_u_file(td, io_u)) {
1737                 ret = -EBUSY;
1738                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1739                 goto err_put;
1740         }
1741
1742         f = io_u->file;
1743         if (!f) {
1744                 dprint(FD_IO, "io_u %p, setting file failed\n", io_u);
1745                 goto err_put;
1746         }
1747
1748         assert(fio_file_open(f));
1749
1750         if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
1751                 if (!io_u->buflen && !td_ioengine_flagged(td, FIO_NOIO)) {
1752                         dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
1753                         goto err_put;
1754                 }
1755
1756                 f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
1757                 f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
1758
1759                 if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1760                         if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
1761                                 io_u_fill_buffer(td, io_u,
1762                                         td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
1763                                         io_u->buflen);
1764                         } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
1765                                    !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
1766                                 do_scramble = 1;
1767                         if (td->flags & TD_F_VER_NONE) {
1768                                 populate_verify_io_u(td, io_u);
1769                                 do_scramble = 0;
1770                         }
1771                 } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
1772                         /*
1773                          * Reset the buf_filled parameters so next time if the
1774                          * buffer is used for writes it is refilled.
1775                          */
1776                         io_u->buf_filled_len = 0;
1777                 }
1778         }
1779
1780         /*
1781          * Set io data pointers.
1782          */
1783         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1784         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1785
1786 out:
1787         assert(io_u->file);
1788         if (!td_io_prep(td, io_u)) {
1789                 if (!td->o.disable_lat)
1790                         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
1791
1792                 if (do_scramble)
1793                         small_content_scramble(io_u);
1794
1795                 return io_u;
1796         }
1797 err_put:
1798         dprint(FD_IO, "get_io_u failed\n");
1799         put_io_u(td, io_u);
1800         return ERR_PTR(ret);
1801 }
1802
1803 static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1804 {
1805         enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
1806
1807         if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
1808                 return;
1809
1810         log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
1811                 io_u->file ? " on file " : "",
1812                 io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
1813                 strerror(io_u->error),
1814                 io_ddir_name(io_u->ddir),
1815                 io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
1816
1817         if (td->io_ops->errdetails) {
1818                 char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
1819
1820                 log_err("fio: %s\n", err);
1821                 free(err);
1822         }
1823
1824         if (!td->error)
1825                 td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
1826 }
1827
1828 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1829 {
1830         __io_u_log_error(td, io_u);
1831         if (td->parent)
1832                 __io_u_log_error(td->parent, io_u);
1833 }
1834
1835 static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
1836 {
1837         return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
1838                         || td->o.gtod_reduce;
1839 }
1840
1841 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1842                                   struct io_completion_data *icd,
1843                                   const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
1844 {
1845         const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
1846         unsigned long long llnsec = 0;
1847
1848         if (td->parent)
1849                 td = td->parent;
1850
1851         if (!td->o.stats || td_ioengine_flagged(td, FIO_NOSTATS))
1852                 return;
1853
1854         if (no_reduce)
1855                 llnsec = ntime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
1856
1857         if (!td->o.disable_lat) {
1858                 unsigned long long tnsec;
1859
1860                 tnsec = ntime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
1861                 add_lat_sample(td, idx, tnsec, bytes, io_u->offset);
1862
1863                 if (td->flags & TD_F_PROFILE_OPS) {
1864                         struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
1865
1866                         if (ops->io_u_lat)
1867                                 icd->error = ops->io_u_lat(td, tnsec);
1868                 }
1869
1870                 if (td->o.max_latency && tnsec > td->o.max_latency)
1871                         lat_fatal(td, icd, tnsec, td->o.max_latency);
1872                 if (td->o.latency_target && tnsec > td->o.latency_target) {
1873                         if (lat_target_failed(td))
1874                                 lat_fatal(td, icd, tnsec, td->o.latency_target);
1875                 }
1876         }
1877
1878         if (ddir_rw(idx)) {
1879                 if (!td->o.disable_clat) {
1880                         add_clat_sample(td, idx, llnsec, bytes, io_u->offset);
1881                         io_u_mark_latency(td, llnsec);
1882                 }
1883
1884                 if (!td->o.disable_bw && per_unit_log(td->bw_log))
1885                         add_bw_sample(td, io_u, bytes, llnsec);
1886
1887                 if (no_reduce && per_unit_log(td->iops_log))
1888                         add_iops_sample(td, io_u, bytes);
1889         } else if (ddir_sync(idx) && !td->o.disable_clat)
1890                 add_sync_clat_sample(&td->ts, llnsec);
1891
1892         if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1893                 uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
1894                 if (BLOCK_INFO_STATE(*info) < BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE) {
1895                         if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
1896                                 *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED,
1897                                                 BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
1898                         } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
1899                                 *info = BLOCK_INFO_SET_STATE(BLOCK_STATE_WRITTEN,
1900                                                                 *info);
1901                         }
1902                 }
1903         }
1904 }
1905
1906 static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
1907                                 uint64_t offset, unsigned int bytes)
1908 {
1909         int idx;
1910
1911         if (!f)
1912                 return;
1913
1914         if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
1915                 f->first_write = offset;
1916         if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
1917                 f->last_write = offset + bytes;
1918
1919         if (!f->last_write_comp)
1920                 return;
1921
1922         idx = f->last_write_idx++;
1923         f->last_write_comp[idx] = offset;
1924         if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
1925                 f->last_write_idx = 0;
1926 }
1927
1928 static bool should_account(struct thread_data *td)
1929 {
1930         return ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
1931                                            td->runstate == TD_VERIFYING);
1932 }
1933
1934 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
1935                          struct io_completion_data *icd)
1936 {
1937         struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
1938         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1939         struct fio_file *f = io_u->file;
1940
1941         dprint_io_u(io_u, "complete");
1942
1943         assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
1944         io_u_clear(td, io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
1945
1946         /*
1947          * Mark IO ok to verify
1948          */
1949         if (io_u->ipo) {
1950                 /*
1951                  * Remove errored entry from the verification list
1952                  */
1953                 if (io_u->error)
1954                         unlog_io_piece(td, io_u);
1955                 else {
1956                         io_u->ipo->flags &= ~IP_F_IN_FLIGHT;
1957                         write_barrier();
1958                 }
1959         }
1960
1961         if (ddir_sync(ddir)) {
1962                 td->last_was_sync = true;
1963                 if (f) {
1964                         f->first_write = -1ULL;
1965                         f->last_write = -1ULL;
1966                 }
1967                 if (should_account(td))
1968                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, io_u->buflen);
1969                 return;
1970         }
1971
1972         td->last_was_sync = false;
1973         td->last_ddir = ddir;
1974
1975         if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
1976                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
1977                 int ret;
1978
1979                 td->io_blocks[ddir]++;
1980                 td->io_bytes[ddir] += bytes;
1981
1982                 if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST)) {
1983                         td->this_io_blocks[ddir]++;
1984                         td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
1985                 }
1986
1987                 if (ddir == DDIR_WRITE)
1988                         file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
1989
1990                 if (should_account(td))
1991                         account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
1992
1993                 icd->bytes_done[ddir] += bytes;
1994
1995                 if (io_u->end_io) {
1996                         ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
1997                         io_u = *io_u_ptr;
1998                         if (ret && !icd->error)
1999                                 icd->error = ret;
2000                 }
2001         } else if (io_u->error) {
2002                 icd->error = io_u->error;
2003                 io_u_log_error(td, io_u);
2004         }
2005         if (icd->error) {
2006                 enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
2007
2008                 if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
2009                         return;
2010
2011                 /*
2012                  * If there is a non_fatal error, then add to the error count
2013                  * and clear all the errors.
2014                  */
2015                 update_error_count(td, icd->error);
2016                 td_clear_error(td);
2017                 icd->error = 0;
2018                 if (io_u)
2019                         io_u->error = 0;
2020         }
2021 }
2022
2023 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
2024                      int nr)
2025 {
2026         int ddir;
2027
2028         if (!gtod_reduce(td))
2029                 fio_gettime(&icd->time, NULL);
2030
2031         icd->nr = nr;
2032
2033         icd->error = 0;
2034         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2035                 icd->bytes_done[ddir] = 0;
2036 }
2037
2038 static void ios_completed(struct thread_data *td,
2039                           struct io_completion_data *icd)
2040 {
2041         struct io_u *io_u;
2042         int i;
2043
2044         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
2045                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
2046
2047                 io_completed(td, &io_u, icd);
2048
2049                 if (io_u)
2050                         put_io_u(td, io_u);
2051         }
2052 }
2053
2054 /*
2055  * Complete a single io_u for the sync engines.
2056  */
2057 int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2058 {
2059         struct io_completion_data icd;
2060         int ddir;
2061
2062         init_icd(td, &icd, 1);
2063         io_completed(td, &io_u, &icd);
2064
2065         if (io_u)
2066                 put_io_u(td, io_u);
2067
2068         if (icd.error) {
2069                 td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
2070                 return -1;
2071         }
2072
2073         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2074                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
2075
2076         return 0;
2077 }
2078
2079 /*
2080  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
2081  */
2082 int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
2083 {
2084         struct io_completion_data icd;
2085         struct timespec *tvp = NULL;
2086         int ret, ddir;
2087         struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
2088
2089         dprint(FD_IO, "io_u_queued_complete: min=%d\n", min_evts);
2090
2091         if (!min_evts)
2092                 tvp = &ts;
2093         else if (min_evts > td->cur_depth)
2094                 min_evts = td->cur_depth;
2095
2096         /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
2097          * set incorrectly */
2098         ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
2099         if (ret < 0) {
2100                 td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
2101                 return ret;
2102         } else if (!ret)
2103                 return ret;
2104
2105         init_icd(td, &icd, ret);
2106         ios_completed(td, &icd);
2107         if (icd.error) {
2108                 td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
2109                 return -1;
2110         }
2111
2112         for (ddir = 0; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
2113                 td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
2114
2115         return ret;
2116 }
2117
2118 /*
2119  * Call when io_u is really queued, to update the submission latency.
2120  */
2121 void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2122 {
2123         if (!td->o.disable_slat && ramp_time_over(td) && td->o.stats) {
2124                 unsigned long slat_time;
2125
2126                 slat_time = ntime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
2127
2128                 if (td->parent)
2129                         td = td->parent;
2130
2131                 add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
2132                                 io_u->offset);
2133         }
2134 }
2135
2136 /*
2137  * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
2138  */
2139 static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
2140 {
2141         unsigned int v;
2142
2143         if (!td->o.dedupe_percentage)
2144                 return &td->buf_state;
2145         else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
2146                 frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
2147                 return &td->buf_state;
2148         }
2149
2150         v = rand32_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
2151
2152         if (v <= td->o.dedupe_percentage)
2153                 return &td->buf_state_prev;
2154
2155         return &td->buf_state;
2156 }
2157
2158 static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
2159 {
2160         if (td->o.dedupe_percentage == 100)
2161                 frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
2162         else if (rs == &td->buf_state)
2163                 frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
2164 }
2165
2166 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
2167                     unsigned int max_bs)
2168 {
2169         struct thread_options *o = &td->o;
2170
2171         if (o->mem_type == MEM_CUDA_MALLOC)
2172                 return;
2173
2174         if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
2175                 unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
2176                 struct frand_state *rs;
2177                 unsigned int left = max_bs;
2178                 unsigned int this_write;
2179
2180                 do {
2181                         rs = get_buf_state(td);
2182
2183                         min_write = min(min_write, left);
2184
2185                         if (perc) {
2186                                 this_write = min_not_zero(min_write,
2187                                                         td->o.compress_chunk);
2188
2189                                 fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
2190                                         this_write, this_write,
2191                                         o->buffer_pattern,
2192                                         o->buffer_pattern_bytes);
2193                         } else {
2194                                 fill_random_buf(rs, buf, min_write);
2195                                 this_write = min_write;
2196                         }
2197
2198                         buf += this_write;
2199                         left -= this_write;
2200                         save_buf_state(td, rs);
2201                 } while (left);
2202         } else if (o->buffer_pattern_bytes)
2203                 fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
2204         else if (o->zero_buffers)
2205                 memset(buf, 0, max_bs);
2206         else
2207                 fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
2208 }
2209
2210 /*
2211  * "randomly" fill the buffer contents
2212  */
2213 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
2214                       unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
2215 {
2216         io_u->buf_filled_len = 0;
2217         fill_io_buffer(td, io_u->buf, min_write, max_bs);
2218 }
2219
2220 static int do_sync_file_range(const struct thread_data *td,
2221                               struct fio_file *f)
2222 {
2223         off64_t offset, nbytes;
2224
2225         offset = f->first_write;
2226         nbytes = f->last_write - f->first_write;
2227
2228         if (!nbytes)
2229                 return 0;
2230
2231         return sync_file_range(f->fd, offset, nbytes, td->o.sync_file_range);
2232 }
2233
2234 int do_io_u_sync(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2235 {
2236         int ret;
2237
2238         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
2239                 ret = fsync(io_u->file->fd);
2240         } else if (io_u->ddir == DDIR_DATASYNC) {
2241 #ifdef CONFIG_FDATASYNC
2242                 ret = fdatasync(io_u->file->fd);
2243 #else
2244                 ret = io_u->xfer_buflen;
2245                 io_u->error = EINVAL;
2246 #endif
2247         } else if (io_u->ddir == DDIR_SYNC_FILE_RANGE)
2248                 ret = do_sync_file_range(td, io_u->file);
2249         else {
2250                 ret = io_u->xfer_buflen;
2251                 io_u->error = EINVAL;
2252         }
2253
2254         if (ret < 0)
2255                 io_u->error = errno;
2256
2257         return ret;
2258 }
2259
2260 int do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2261 {
2262 #ifndef FIO_HAVE_TRIM
2263         io_u->error = EINVAL;
2264         return 0;
2265 #else
2266         struct fio_file *f = io_u->file;
2267         int ret;
2268
2269         ret = os_trim(f, io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
2270         if (!ret)
2271                 return io_u->xfer_buflen;
2272
2273         io_u->error = ret;
2274         return 0;
2275 #endif
2276 }