Fix busy looping for io_u_queued_complete()
[fio.git] / io_u.c
1 #include <unistd.h>
2 #include <fcntl.h>
3 #include <string.h>
4 #include <signal.h>
5 #include <time.h>
6
7 #include "fio.h"
8 #include "os.h"
9
10 struct io_completion_data {
11         int nr;                         /* input */
12         endio_handler *handler;         /* input */
13
14         int error;                      /* output */
15         unsigned long bytes_done[2];    /* output */
16         struct timeval time;            /* output */
17 };
18
19 /*
20  * The ->file_map[] contains a map of blocks we have or have not done io
21  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
22  */
23 static int random_map_free(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
24                            unsigned long long block)
25 {
26         unsigned int idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
27         unsigned int bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
28
29         return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
30 }
31
32 /*
33  * Mark a given offset as used in the map.
34  */
35 static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
36                             struct io_u *io_u)
37 {
38         unsigned int min_bs = td->rw_min_bs;
39         unsigned long long block;
40         unsigned int blocks;
41         unsigned int nr_blocks;
42
43         block = io_u->offset / (unsigned long long) min_bs;
44         blocks = 0;
45         nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
46
47         while (blocks < nr_blocks) {
48                 unsigned int idx, bit;
49
50                 if (!random_map_free(td, f, block))
51                         break;
52
53                 idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
54                 bit = RAND_MAP_BIT(td, f, block);
55
56                 fio_assert(td, idx < f->num_maps);
57
58                 f->file_map[idx] |= (1UL << bit);
59                 block++;
60                 blocks++;
61         }
62
63         if ((blocks * min_bs) < io_u->buflen)
64                 io_u->buflen = blocks * min_bs;
65 }
66
67 /*
68  * Return the next free block in the map.
69  */
70 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
71                                unsigned long long *b)
72 {
73         int i;
74
75         i = f->last_free_lookup;
76         *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
77         while ((*b) * td->rw_min_bs < f->real_file_size) {
78                 if (f->file_map[i] != -1UL) {
79                         *b += ffz(f->file_map[i]);
80                         f->last_free_lookup = i;
81                         return 0;
82                 }
83
84                 *b += BLOCKS_PER_MAP;
85                 i++;
86         }
87
88         return 1;
89 }
90
91 /*
92  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
93  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
94  * the last io issued.
95  */
96 static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
97                            struct io_u *io_u)
98 {
99         const int ddir = io_u->ddir;
100         unsigned long long b, rb;
101         long r;
102
103         if (!td->sequential) {
104                 unsigned long long max_blocks = f->file_size / td->min_bs[ddir];
105                 int loops = 5;
106
107                 do {
108                         r = os_random_long(&td->random_state);
109                         b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
110                         if (td->norandommap)
111                                 break;
112                         rb = b + (f->file_offset / td->min_bs[ddir]);
113                         loops--;
114                 } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
115
116                 /*
117                  * if we failed to retrieve a truly random offset within
118                  * the loops assigned, see if there are free ones left at all
119                  */
120                 if (!loops && get_next_free_block(td, f, &b))
121                         return 1;
122         } else
123                 b = f->last_pos / td->min_bs[ddir];
124
125         io_u->offset = (b * td->min_bs[ddir]) + f->file_offset;
126         if (io_u->offset >= f->real_file_size)
127                 return 1;
128
129         return 0;
130 }
131
132 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
133                                     struct io_u *io_u)
134 {
135         const int ddir = io_u->ddir;
136         unsigned int buflen;
137         long r;
138
139         if (td->min_bs[ddir] == td->max_bs[ddir])
140                 buflen = td->min_bs[ddir];
141         else {
142                 r = os_random_long(&td->bsrange_state);
143                 buflen = (unsigned int) (1 + (double) (td->max_bs[ddir] - 1) * r / (RAND_MAX + 1.0));
144                 if (!td->bs_unaligned)
145                         buflen = (buflen + td->min_bs[ddir] - 1) & ~(td->min_bs[ddir] - 1);
146         }
147
148         while (buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
149                 if (buflen == td->min_bs[ddir])
150                         return 0;
151
152                 buflen = td->min_bs[ddir];
153         }
154
155         return buflen;
156 }
157
158 /*
159  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
160  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
161  * necessary.
162  */
163 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
164 {
165         if (td_rw(td)) {
166                 struct timeval now;
167                 unsigned long elapsed;
168
169                 fio_gettime(&now, NULL);
170                 elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
171
172                 /*
173                  * Check if it's time to seed a new data direction.
174                  */
175                 if (elapsed >= td->rwmixcycle) {
176                         unsigned int v;
177                         long r;
178
179                         r = os_random_long(&td->rwmix_state);
180                         v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
181                         if (v < td->rwmixread)
182                                 td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
183                         else
184                                 td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
185                         memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
186                 }
187                 return td->rwmix_ddir;
188         } else if (td_read(td))
189                 return DDIR_READ;
190         else
191                 return DDIR_WRITE;
192 }
193
194 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
195 {
196         io_u->file = NULL;
197         list_del(&io_u->list);
198         list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
199         td->cur_depth--;
200 }
201
202 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
203 {
204         struct io_u *__io_u = *io_u;
205
206         list_del(&__io_u->list);
207         list_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
208         td->cur_depth--;
209         *io_u = NULL;
210 }
211
212 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
213                      struct io_u *io_u)
214 {
215         /*
216          * If using an iolog, grab next piece if any available.
217          */
218         if (td->read_iolog)
219                 return read_iolog_get(td, io_u);
220
221         /*
222          * see if it's time to sync
223          */
224         if (td->fsync_blocks && !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->fsync_blocks)
225             && td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
226                 io_u->ddir = DDIR_SYNC;
227                 io_u->file = f;
228                 return 0;
229         }
230
231         io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
232
233         /*
234          * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
235          * position.
236          */
237         if (get_next_offset(td, f, io_u))
238                 return 1;
239
240         io_u->buflen = get_next_buflen(td, f, io_u);
241         if (!io_u->buflen)
242                 return 1;
243
244         /*
245          * mark entry before potentially trimming io_u
246          */
247         if (!td->read_iolog && !td->sequential && !td->norandommap)
248                 mark_random_map(td, f, io_u);
249
250         /*
251          * If using a write iolog, store this entry.
252          */
253         if (td->write_iolog_file)
254                 write_iolog_put(td, io_u);
255
256         io_u->file = f;
257         return 0;
258 }
259
260 static void io_u_mark_depth(struct thread_data *td)
261 {
262         int index = 0;
263
264         switch (td->cur_depth) {
265         default:
266                 index++;
267         case 32 ... 63:
268                 index++;
269         case 16 ... 31:
270                 index++;
271         case 8 ... 15:
272                 index++;
273         case 4 ... 7:
274                 index++;
275         case 2 ... 3:
276                 index++;
277         case 1:
278                 break;
279         }
280
281         td->io_u_map[index]++;
282         td->total_io_u++;
283 }
284
285 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long msec)
286 {
287         int index = 0;
288
289         switch (msec) {
290         default:
291                 index++;
292         case 1024 ... 2047:
293                 index++;
294         case 512 ... 1023:
295                 index++;
296         case 256 ... 511:
297                 index++;
298         case 128 ... 255:
299                 index++;
300         case 64 ... 127:
301                 index++;
302         case 32 ... 63:
303                 index++;
304         case 16 ... 31:
305                 index++;
306         case 8 ... 15:
307                 index++;
308         case 4 ... 7:
309                 index++;
310         case 2 ... 3:
311                 index++;
312         case 0 ... 1:
313                 break;
314         }
315
316         td->io_u_lat[index]++;
317 }
318
319 static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
320 {
321         unsigned int old_next_file = td->next_file;
322         struct fio_file *f;
323
324         do {
325                 f = &td->files[td->next_file];
326
327                 td->next_file++;
328                 if (td->next_file >= td->nr_files)
329                         td->next_file = 0;
330
331                 if (f->fd != -1)
332                         break;
333
334                 f = NULL;
335         } while (td->next_file != old_next_file);
336
337         return f;
338 }
339
340 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
341 {
342         struct io_u *io_u = NULL;
343
344         if (!list_empty(&td->io_u_requeues))
345                 io_u = list_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
346         else if (!queue_full(td)) {
347                 io_u = list_entry(td->io_u_freelist.next, struct io_u, list);
348
349                 io_u->buflen = 0;
350                 io_u->resid = 0;
351                 io_u->file = NULL;
352         }
353
354         if (io_u) {
355                 io_u->error = 0;
356                 list_del(&io_u->list);
357                 list_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
358                 td->cur_depth++;
359                 io_u_mark_depth(td);
360         }
361
362         return io_u;
363 }
364
365 /*
366  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
367  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
368  */
369 struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
370 {
371         struct fio_file *f;
372         struct io_u *io_u;
373
374         io_u = __get_io_u(td);
375         if (!io_u)
376                 return NULL;
377
378         /*
379          * from a requeue, io_u already setup
380          */
381         if (io_u->file)
382                 return io_u;
383
384         f = get_next_file(td);
385         if (!f) {
386                 put_io_u(td, io_u);
387                 return NULL;
388         }
389
390         io_u->file = f;
391
392         if (td->zone_bytes >= td->zone_size) {
393                 td->zone_bytes = 0;
394                 f->last_pos += td->zone_skip;
395         }
396
397         if (fill_io_u(td, f, io_u)) {
398                 put_io_u(td, io_u);
399                 return NULL;
400         }
401
402         if (io_u->buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
403                 if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
404                         put_io_u(td, io_u);
405                         return NULL;
406                 }
407
408                 io_u->buflen = f->real_file_size - io_u->offset;
409         }
410
411         if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
412                 if (!io_u->buflen) {
413                         put_io_u(td, io_u);
414                         return NULL;
415                 }
416
417                 f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
418
419                 if (td->verify != VERIFY_NONE)
420                         populate_verify_io_u(td, io_u);
421         }
422
423         /*
424          * Set io data pointers.
425          */
426         io_u->xfer_buf = io_u->buf;
427         io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
428
429         if (td_io_prep(td, io_u)) {
430                 put_io_u(td, io_u);
431                 return NULL;
432         }
433
434         fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
435         return io_u;
436 }
437
438 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
439                          struct io_completion_data *icd)
440 {
441         unsigned long msec;
442
443         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
444                 td->last_was_sync = 1;
445                 return;
446         }
447
448         td->last_was_sync = 0;
449
450         if (!io_u->error) {
451                 unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
452                 const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
453                 int ret;
454
455                 td->io_blocks[idx]++;
456                 td->io_bytes[idx] += bytes;
457                 td->zone_bytes += bytes;
458                 td->this_io_bytes[idx] += bytes;
459
460                 io_u->file->last_completed_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
461
462                 msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
463
464                 add_clat_sample(td, idx, msec);
465                 add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
466                 io_u_mark_latency(td, msec);
467
468                 if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
469                         log_io_piece(td, io_u);
470
471                 icd->bytes_done[idx] += bytes;
472
473                 if (icd->handler) {
474                         ret = icd->handler(io_u);
475                         if (ret && !icd->error)
476                                 icd->error = ret;
477                 }
478         } else
479                 icd->error = io_u->error;
480 }
481
482 static void init_icd(struct io_completion_data *icd, endio_handler *handler,
483                      int nr)
484 {
485         fio_gettime(&icd->time, NULL);
486
487         icd->handler = handler;
488         icd->nr = nr;
489
490         icd->error = 0;
491         icd->bytes_done[0] = icd->bytes_done[1] = 0;
492 }
493
494 static void ios_completed(struct thread_data *td,
495                           struct io_completion_data *icd)
496 {
497         struct io_u *io_u;
498         int i;
499
500         for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
501                 io_u = td->io_ops->event(td, i);
502
503                 io_completed(td, io_u, icd);
504                 put_io_u(td, io_u);
505         }
506 }
507
508 long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
509                         endio_handler *handler)
510 {
511         struct io_completion_data icd;
512
513         init_icd(&icd, handler, 1);
514         io_completed(td, io_u, &icd);
515         put_io_u(td, io_u);
516
517         if (!icd.error)
518                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
519
520         return -1;
521 }
522
523 long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events,
524                           endio_handler *handler)
525
526 {
527         struct io_completion_data icd;
528         int ret;
529
530         if (min_events > 0) {
531                 ret = td_io_commit(td);
532                 if (ret < 0) {
533                         td_verror(td, -ret);
534                         return ret;
535                 }
536         }
537
538         ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, NULL);
539         if (ret < 0) {
540                 td_verror(td, -ret);
541                 return ret;
542         } else if (!ret)
543                 return ret;
544
545         init_icd(&icd, handler, ret);
546         ios_completed(td, &icd);
547         if (!icd.error)
548                 return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
549
550         return -1;
551 }