Merge branch 'master' into gfio
[fio.git] / HOWTO
diff --git a/HOWTO b/HOWTO
index b0d0a1fc6ca7831e30f603d3614398764ca7a61a..7dc7d4827e340dba61c3d67e53e78c1d83a973aa 100644 (file)
--- a/HOWTO
+++ b/HOWTO
@@ -9,6 +9,7 @@ Table of contents
 6. Normal output
 7. Terse output
 8. Trace file format
+9. CPU idleness profiling
 
 1.0 Overview and history
 ------------------------
@@ -61,7 +62,7 @@ bottom, it contains the following basic parameters:
 
        Num threads     How many threads or processes should we spread
                        this workload over.
-       
+
 The above are the basic parameters defined for a workload, in addition
 there's a multitude of parameters that modify other aspects of how this
 job behaves.
@@ -272,14 +273,43 @@ filename=str      Fio normally makes up a filename based on the job name,
                can specify a number of files by separating the names with a
                ':' colon. So if you wanted a job to open /dev/sda and /dev/sdb
                as the two working files, you would use
-               filename=/dev/sda:/dev/sdb. On Windows, disk devices are accessed
-               as \\.\PhysicalDrive0 for the first device, \\.\PhysicalDrive1
-               for the second etc.  If the wanted filename does need to 
-               include a colon, then escape that with a '\' character. 
-               For instance, if the filename is "/dev/dsk/foo@3,0:c", 
-               then you would use filename="/dev/dsk/foo@3,0\:c". 
-               '-' is a reserved name, meaning stdin or stdout. Which of the 
-               two depends on the read/write direction set.
+               filename=/dev/sda:/dev/sdb. On Windows, disk devices are
+               accessed as \\.\PhysicalDrive0 for the first device,
+               \\.\PhysicalDrive1 for the second etc. Note: Windows and
+               FreeBSD prevent write access to areas of the disk containing
+               in-use data (e.g. filesystems).
+               If the wanted filename does need to include a colon, then
+               escape that with a '\' character. For instance, if the filename
+               is "/dev/dsk/foo@3,0:c", then you would use
+               filename="/dev/dsk/foo@3,0\:c". '-' is a reserved name, meaning
+               stdin or stdout. Which of the two depends on the read/write
+               direction set.
+
+filename_format=str
+               If sharing multiple files between jobs, it is usually necessary
+               to  have fio generate the exact names that you want. By default,
+               fio will name a file based on the default file format
+               specification of jobname.jobnumber.filenumber. With this
+               option, that can be customized. Fio will recognize and replace
+               the following keywords in this string:
+
+               $jobname
+                       The name of the worker thread or process.
+
+               $jobnum
+                       The incremental number of the worker thread or
+                       process.
+
+               $filenum
+                       The incremental number of the file for that worker
+                       thread or process.
+
+               To have dependent jobs share a set of files, this option can
+               be set to have fio generate filenames that are shared between
+               the two. For instance, if testfiles.$filenum is specified,
+               file number 4 for any job will be named testfiles.4. The
+               default of $jobname.$jobnum.$filenum will be used if
+               no other format specifier is given.
 
 opendir=str    Tell fio to recursively add any file it can find in this
                directory and down the file system tree.
@@ -298,11 +328,6 @@ lockfile=str       Fio defaults to not locking any files before it does
                                        same time, but writes get exclusive
                                        access.
 
-               The option may be post-fixed with a lock batch number. If
-               set, then each thread/process may do that amount of IOs to
-               the file before giving up the lock. Since lock acquisition is
-               expensive, batching the lock/unlocks will speed up IO.
-
 readwrite=str
 rw=str         Type of io pattern. Accepted values are:
 
@@ -350,6 +375,12 @@ kb_base=int        The base unit for a kilobyte. The defacto base is 2^10, 1024.
                ten unit instead, for obvious reasons. Allow values are
                1024 or 1000, with 1024 being the default.
 
+unified_rw_reporting=bool      Fio normally reports statistics on a per
+               data direction basis, meaning that read, write, and trim are
+               accounted and reported separately. If this option is set,
+               the fio will sum the results and report them as "mixed"
+               instead.
+
 randrepeat=bool        For random IO workloads, seed the generator in a predictable
                way so that results are repeatable across repetitions.
 
@@ -400,7 +431,7 @@ filesize=int        Individual file sizes. May be a range, in which case fio
 fill_device=bool
 fill_fs=bool   Sets size to something really large and waits for ENOSPC (no
                space left on device) as the terminating condition. Only makes
-                sense with sequential write. For a read workload, the mount
+               sense with sequential write. For a read workload, the mount
                point will be filled first then IO started on the result. This
                option doesn't make sense if operating on a raw device node,
                since the size of that is already known by the file system.
@@ -701,7 +732,7 @@ overwrite=bool      If true, writes to a file will always overwrite existing
                and is large enough for the specified write phase, nothing
                will be done.
 
-end_fsync=bool If true, fsync file contents when the job exits.
+end_fsync=bool If true, fsync file contents when a write stage has completed.
 
 fsync_on_close=bool    If true, fio will fsync() a dirty file on close.
                This differs from end_fsync in that it will happen on every
@@ -716,6 +747,25 @@ rwmixwrite=int     How large a percentage of the mix should be writes. If both
                if fio is asked to limit reads or writes to a certain rate.
                If that is the case, then the distribution may be skewed.
 
+random_distribution=str:float  By default, fio will use a completely uniform
+               random distribution when asked to perform random IO. Sometimes
+               it is useful to skew the distribution in specific ways,
+               ensuring that some parts of the data is more hot than others.
+               fio includes the following distribution models:
+
+               random          Uniform random distribution
+               zipf            Zipf distribution
+               pareto          Pareto distribution
+
+               When using a zipf or pareto distribution, an input value
+               is also needed to define the access pattern. For zipf, this
+               is the zipf theta. For pareto, it's the pareto power. Fio
+               includes a test program, genzipf, that can be used visualize
+               what the given input values will yield in terms of hit rates.
+               If you wanted to use zipf with a theta of 1.2, you would use
+               random_distribution=zipf:1.2 as the option. If a non-uniform
+               model is used, fio will disable use of the random map.
+
 norandommap    Normally fio will cover every block of the file when doing
                random IO. If this option is given, fio will just get a
                new random offset without looking at past io history. This
@@ -731,6 +781,23 @@ softrandommap=bool See norandommap. If fio runs with the random block map
                will not be as complete as with random maps, this option is
                disabled by default.
 
+random_generator=str   Fio supports the following engines for generating
+               IO offsets for random IO:
+
+               tausworthe      Strong 2^88 cycle random number generator
+               lfsr            Linear feedback shift register generator
+
+               Tausworthe is a strong random number generator, but it
+               requires tracking on the side if we want to ensure that
+               blocks are only read or written once. LFSR guarantees
+               that we never generate the same offset twice, and it's
+               also less computationally expensive. It's not a true
+               random generator, however, though for IO purposes it's
+               typically good enough. LFSR only works with single
+               block sizes, not with workloads that use multiple block
+               sizes. If used with such a workload, fio may read or write
+               some blocks multiple times.
+
 nice=int       Run the job with the given nice value. See man nice(2).
 
 prio=int       Set the io priority value of this job. Linux limits us to
@@ -780,6 +847,9 @@ rate_iops_min=int If fio doesn't meet this rate of IO, it will cause
                the job to exit. The same format as rate is used for read vs
                write seperation.
 
+max_latency=int        If set, fio will exit the job if it exceeds this maximum
+               latency. It will exit with an ETIME error.
+
 ratecycle=int  Average bandwidth for 'rate' and 'ratemin' over this number
                of milliseconds.
 
@@ -799,6 +869,22 @@ cpus_allowed=str Controls the same options as cpumask, but it allows a text
                allows a range of CPUs. Say you wanted a binding to CPUs
                1, 5, and 8-15, you would set cpus_allowed=1,5,8-15.
 
+numa_cpu_nodes=str Set this job running on spcified NUMA nodes' CPUs. The
+               arguments allow comma delimited list of cpu numbers,
+               A-B ranges, or 'all'. Note, to enable numa options support,
+               fio must be built on a system with libnuma-dev(el) installed.
+
+numa_mem_policy=str Set this job's memory policy and corresponding NUMA
+               nodes. Format of the argements:
+                       <mode>[:<nodelist>]
+               `mode' is one of the following memory policy:
+                       default, prefer, bind, interleave, local
+               For `default' and `local' memory policy, no node is
+               needed to be specified.
+               For `prefer', only one node is allowed.
+               For `bind' and `interleave', it allow comma delimited
+               list of numbers, A-B ranges, or 'all'.
+
 startdelay=time        Start this job the specified number of seconds after fio
                has started. Only useful if the job file contains several
                jobs, and you want to delay starting some jobs to a certain
@@ -1046,29 +1132,29 @@ verify_backlog_batch=int        Control how many blocks fio will verify
                less than verify_backlog then not all blocks will be verified,
                if verify_backlog_batch is larger than verify_backlog, some
                blocks will be verified more than once.
-               
+
 stonewall
 wait_for_previous Wait for preceeding jobs in the job file to exit, before
                starting this one. Can be used to insert serialization
                points in the job file. A stone wall also implies starting
                a new reporting group.
 
-new_group      Start a new reporting group. If this option isn't given,
-               jobs in a file will be part of the same reporting group
-               unless separated by a stone wall (or if it's a group
-               by itself, with the numjobs option).
+new_group      Start a new reporting group. See: group_reporting.
 
 numjobs=int    Create the specified number of clones of this job. May be
                used to setup a larger number of threads/processes doing
-               the same thing. We regard that grouping of jobs as a
-               specific group.
-
-group_reporting        If 'numjobs' is set, it may be interesting to display
-               statistics for the group as a whole instead of for each
-               individual job. This is especially true of 'numjobs' is
-               large, looking at individual thread/process output quickly
-               becomes unwieldy. If 'group_reporting' is specified, fio
-               will show the final report per-group instead of per-job.
+               the same thing. Each thread is reported separately; to see
+               statistics for all clones as a whole, use group_reporting in
+               conjunction with new_group.
+
+group_reporting        It may sometimes be interesting to display statistics for
+               groups of jobs as a whole instead of for each individual job.
+               This is especially true if 'numjobs' is used; looking at
+               individual thread/process output quickly becomes unwieldy.
+               To see the final report per-group instead of per-job, use
+               'group_reporting'. Jobs in a file will be part of the same
+               reporting group, unless if separated by a stonewall, or by
+               using 'new_group'.
 
 thread         fio defaults to forking jobs, however if this option is
                given, fio will use pthread_create(3) to create threads
@@ -1092,7 +1178,7 @@ read_iolog=str    Open an iolog with the specified file name and replay the
                for how to capture such logging data. For blktrace replay,
                the file needs to be turned into a blkparse binary data
                file first (blkparse <device> -o /dev/null -d file_for_fio.bin).
-               
+
 replay_no_stall=int When replaying I/O with read_iolog the default behavior
                is to attempt to respect the time stamps within the log and
                replay them with the appropriate delay between IOPS.  By
@@ -1196,6 +1282,22 @@ percentile_list=float_list Overwrite the default list of percentiles
                the values of completion latency below which 99.5% and
                99.9% of the observed latencies fell, respectively.
 
+clocksource=str        Use the given clocksource as the base of timing. The
+               supported options are:
+
+                       gettimeofday    gettimeofday(2)
+
+                       clock_gettime   clock_gettime(2)
+
+                       cpu             Internal CPU clock source
+
+               cpu is the preferred clocksource if it is reliable, as it
+               is very fast (and fio is heavy on time calls). Fio will
+               automatically use this clocksource if it's supported and
+               considered reliable on the system it is running on, unless
+               another clocksource is specifically set. For x86/x86-64 CPUs,
+               this means supporting TSC Invariant.
+
 gtod_reduce=bool Enable all of the gettimeofday() reducing options
                (disable_clat, disable_slat, disable_bw) plus reduce
                precision of the timeout somewhat to really shrink
@@ -1249,12 +1351,12 @@ ignore_error=str Sometimes you want to ignore some errors during test
                 may be symbol ('ENOSPC', 'ENOMEM') or integer.
                 Example:
                        ignore_error=EAGAIN,ENOSPC:122
-                This option will ignore EAGAIN from READ, and ENOSPC and 
-                122(EDQUOT) from WRITE. 
+                This option will ignore EAGAIN from READ, and ENOSPC and
+                122(EDQUOT) from WRITE.
 
 error_dump=bool If set dump every error even if it is non fatal, true
                by default. If disabled only fatal error will be dumped
-                                
+
 cgroup=str     Add job to this control group. If it doesn't exist, it will
                be created. The system must have a mounted cgroup blkio
                mount point for this to work. If your system doesn't have it
@@ -1321,13 +1423,16 @@ that defines them is selected.
 [netsplice] port=int
 [net] port=int The TCP or UDP port to bind to or connect to.
 
+[netsplice] nodelay=bool
+[net] nodelay=bool     Set TCP_NODELAY on TCP connections.
+
 [netsplice] protocol=str
 [netsplice] proto=str
 [net] protocol=str
 [net] proto=str        The network protocol to use. Accepted values are:
 
                        tcp     Transmission control protocol
-                       udp     Unreliable datagram protocol
+                       udp     User datagram protocol
                        unix    UNIX domain socket
 
                When the protocol is TCP or UDP, the port must also be given,
@@ -1338,10 +1443,19 @@ that defines them is selected.
 [net] listen   For TCP network connections, tell fio to listen for incoming
                connections rather than initiating an outgoing connection. The
                hostname must be omitted if this option is used.
+[net] pingpong Normal a network writer will just continue writing data, and
+               a network reader will just consume packages. If pingpong=1
+               is set, a writer will send its normal payload to the reader,
+               then wait for the reader to send the same payload back. This
+               allows fio to measure network latencies. The submission
+               and completion latencies then measure local time spent
+               sending or receiving, and the completion latency measures
+               how long it took for the other end to receive and send back.
+
 [e4defrag] donorname=str
                File will be used as a block donor(swap extents between files)
 [e4defrag] inplace=int
-               Configure donor file blocks allocation strategy         
+               Configure donor file blocks allocation strategy
                0(default): Preallocate donor's file on init
                1         : allocate space immidietly inside defragment event,
                            and free right after event
@@ -1363,7 +1477,7 @@ Idle      Run
 ----    ---
 P              Thread setup, but not started.
 C              Thread created.
-I              Thread initialized, waiting.
+I              Thread initialized, waiting or generating necessary data.
        p       Thread running pre-reading file(s).
        R       Running, doing sequential reads.
        r       Running, doing random reads.
@@ -1529,8 +1643,8 @@ Split up, the format is as follows:
                          Read merges, write merges,
                          Read ticks, write ticks,
                          Time spent in queue, disk utilization percentage
-       Additional Info (dependant on continue_on_error, default off): total # errors, first error code 
-       
+       Additional Info (dependant on continue_on_error, default off): total # errors, first error code
+
        Additional Info (dependant on description being set): Text description
 
 Completion latency percentiles can be a grouping of up to 20 sets, so
@@ -1546,7 +1660,7 @@ there will be a disk utilization section.
 
 8.0 Trace file format
 ---------------------
-There are two trace file format that you can encounter. The older (v1) format 
+There are two trace file format that you can encounter. The older (v1) format
 is unsupported since version 1.20-rc3 (March 2008). It will still be described
 below in case that you get an old trace and want to understand it.
 
@@ -1583,7 +1697,7 @@ filename action
 The filename is given as an absolute path. The action can be one of these:
 
 add          Add the given filename to the trace
-open         Open the file with the given filename. The filename has to have 
+open         Open the file with the given filename. The filename has to have
              been added with the add action before.
 close        Close the file with the given filename. The file has to have been
              opened before.
@@ -1594,7 +1708,7 @@ The file io action format:
 filename action offset length
 
 The filename is given as an absolute path, and has to have been added and opened
-before it can be used with this format. The offset and length are given in 
+before it can be used with this format. The offset and length are given in
 bytes. The action can be one of these:
 
 wait       Wait for 'offset' microseconds. Everything below 100 is discarded.
@@ -1603,3 +1717,18 @@ write      Write 'length' bytes beginning from 'offset'
 sync       fsync() the file
 datasync   fdatasync() the file
 trim       trim the given file from the given 'offset' for 'length' bytes
+
+
+9.0 CPU idleness profiling
+
+In some cases, we want to understand CPU overhead in a test. For example,
+we test patches for the specific goodness of whether they reduce CPU usage.
+fio implements a balloon approach to create a thread per CPU that runs at
+idle priority, meaning that it only runs when nobody else needs the cpu.
+By measuring the amount of work completed by the thread, idleness of each
+CPU can be derived accordingly.
+
+An unit work is defined as touching a full page of unsigned characters. Mean
+and standard deviation of time to complete an unit work is reported in "unit
+work" section. Options can be chosen to report detailed percpu idleness or
+overall system idleness by aggregating percpu stats.