io_u.c

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