[PATCH] Time and seek optimizations
[fio.git] / fio.h
diff --git a/fio.h b/fio.h
index 1bc72a6f2adf9168531e8fc90c3b5f15e7a2e559..cb78f255822cc49367e3aba81f5bb1b9464be31f 100644 (file)
--- a/fio.h
+++ b/fio.h
@@ -10,6 +10,7 @@
 #include <stdlib.h>
 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>
+#include <string.h>
 
 #include "list.h"
 #include "md5.h"
@@ -39,6 +40,7 @@ struct io_log {
 
 struct io_piece {
        struct list_head list;
+       struct fio_file *file;
        unsigned long long offset;
        unsigned int len;
        int ddir;
@@ -62,17 +64,25 @@ struct io_u {
        struct timeval start_time;
        struct timeval issue_time;
 
-       char *buf;
+       void *buf;
        unsigned int buflen;
        unsigned long long offset;
-       unsigned int index;
 
        unsigned int resid;
        unsigned int error;
 
-       unsigned char seen;
        unsigned char ddir;
 
+       /*
+        * io engine private data
+        */
+       union {
+               unsigned int index;
+               unsigned int seen;
+       };
+
+       struct fio_file *file;
+
        struct list_head list;
 };
 
@@ -104,6 +114,7 @@ struct group_run_stats {
 enum fio_ddir {
        DDIR_READ = 0,
        DDIR_WRITE,
+       DDIR_SYNC,
 };
 
 /*
@@ -124,67 +135,89 @@ enum fio_filetype {
        FIO_TYPE_CHAR,
 };
 
-enum fio_iotype {
+enum fio_ioengine_flags {
        FIO_SYNCIO      = 1 << 0,
-       FIO_MMAPIO      = 1 << 1 | FIO_SYNCIO,
-       FIO_LIBAIO      = 1 << 2,
-       FIO_POSIXAIO    = 1 << 3,
-       FIO_SGIO        = 1 << 4,
-       FIO_SPLICEIO    = 1 << 5 | FIO_SYNCIO,
+       FIO_CPUIO       = 1 << 1,
+       FIO_MMAPIO      = 1 << 2,
+       FIO_RAWIO       = 1 << 3,
+};
+
+struct fio_file {
+       /*
+        * A file may not be a file descriptor, let the io engine decide
+        */
+       union {
+               unsigned long file_data;
+               int fd;
+       };
+       char *file_name;
+       void *mmap;
+       unsigned long long file_size;
+       unsigned long long real_file_size;
+       unsigned long long file_offset;
+       unsigned long long last_pos;
+       unsigned long long last_completed_pos;
+
+       unsigned long *file_map;
+       unsigned int num_maps;
 };
 
 /*
  * This describes a single thread/process executing a fio job.
  */
 struct thread_data {
-       char name[32];
-       char *file_name;
+       char *name;
        char *directory;
+       char *filename;
        char verror[80];
        pthread_t thread;
        int thread_number;
        int groupid;
        enum fio_filetype filetype;
+       struct fio_file *files;
+       unsigned int nr_files;
+       unsigned int nr_uniq_files;
+       unsigned int next_file;
        int error;
-       int fd;
-       void *mmap;
        pid_t pid;
        char *orig_buffer;
        size_t orig_buffer_size;
        volatile int terminate;
        volatile int runstate;
-       volatile int old_runstate;
        enum fio_ddir ddir;
        unsigned int iomix;
        unsigned int ioprio;
-
-       unsigned char sequential;
-       unsigned char odirect;
-       unsigned char create_file;
-       unsigned char invalidate_cache;
-       unsigned char create_serialize;
-       unsigned char create_fsync;
-       unsigned char end_fsync;
-       unsigned char sync_io;
-       unsigned char verify;
-       unsigned char use_thread;
-       unsigned char do_disk_util;
-       unsigned char override_sync;
-
-       unsigned int bs;
-       unsigned int min_bs;
-       unsigned int max_bs;
+       unsigned int last_was_sync;
+
+       unsigned int sequential;
+       unsigned int odirect;
+       unsigned int invalidate_cache;
+       unsigned int create_serialize;
+       unsigned int create_fsync;
+       unsigned int end_fsync;
+       unsigned int sync_io;
+       unsigned int verify;
+       unsigned int use_thread;
+       unsigned int unlink;
+       unsigned int do_disk_util;
+       unsigned int override_sync;
+       unsigned int rand_repeatable;
+       unsigned int write_lat_log;
+       unsigned int write_bw_log;
+       unsigned int norandommap;
+       unsigned int bs_unaligned;
+
+       unsigned int bs[2];
+       unsigned int min_bs[2];
+       unsigned int max_bs[2];
+       unsigned int rw_min_bs;
        unsigned int thinktime;
        unsigned int fsync_blocks;
        unsigned int start_delay;
-       unsigned int timeout;
-       enum fio_iotype io_engine;
+       unsigned long timeout;
        unsigned int overwrite;
        unsigned int bw_avg_time;
        unsigned int loops;
-       unsigned long long file_size;
-       unsigned long long real_file_size;
-       unsigned long long file_offset;
        unsigned long long zone_size;
        unsigned long long zone_skip;
        enum fio_memtype mem_type;
@@ -192,15 +225,15 @@ struct thread_data {
        unsigned int numjobs;
        unsigned int iodepth;
        os_cpu_mask_t cpumask;
-       unsigned int jobnum;
        unsigned int iolog;
        unsigned int read_iolog;
-       unsigned int write_iolog;
        unsigned int rwmixcycle;
        unsigned int rwmixread;
+       unsigned int rwmixwrite;
        unsigned int nice;
 
-       char *iolog_file;
+       char *read_iolog_file;
+       char *write_iolog_file;
        void *iolog_buf;
        FILE *iolog_f;
 
@@ -216,15 +249,7 @@ struct thread_data {
         * IO engine hooks, contains everything needed to submit an io_u
         * to any of the available IO engines.
         */
-       void *io_data;
-       char io_engine_name[16];
-       int (*io_prep)(struct thread_data *, struct io_u *);
-       int (*io_queue)(struct thread_data *, struct io_u *);
-       int (*io_getevents)(struct thread_data *, int, int, struct timespec *);
-       struct io_u *(*io_event)(struct thread_data *, int);
-       int (*io_cancel)(struct thread_data *, struct io_u *);
-       void (*io_cleanup)(struct thread_data *);
-       int (*io_sync)(struct thread_data *);
+       struct ioengine_ops *io_ops;
 
        /*
         * Current IO depth and list of free and busy io_u's.
@@ -246,21 +271,26 @@ struct thread_data {
 
        unsigned long runtime[2];               /* msec */
        unsigned long long io_size;
+       unsigned long long total_file_size;
+       unsigned long long start_offset;
        unsigned long long total_io_size;
 
        unsigned long long io_blocks[2];
        unsigned long long io_bytes[2];
        unsigned long long zone_bytes;
        unsigned long long this_io_bytes[2];
-       unsigned long long last_pos;
        volatile int mutex;
 
        /*
         * State for random io, a bitmap of blocks done vs not done
         */
        os_random_state_t random_state;
-       unsigned long *file_map;
-       unsigned int num_maps;
+
+       /*
+        * CPU "io" cycle burner
+        */
+       unsigned int cpuload;
+       unsigned int cpucycle;
 
        /*
         * bandwidth and latency stats
@@ -308,23 +338,25 @@ struct thread_data {
        struct list_head io_log_list;
 };
 
-#define td_verror(td, err)                                             \
+#define __td_verror(td, err, msg)                                      \
        do {                                                            \
                int e = (err);                                          \
                (td)->error = e;                                        \
-               snprintf(td->verror, sizeof(td->verror) - 1, "file:%s:%d, error=%s", __FILE__, __LINE__, strerror(e));  \
+               snprintf(td->verror, sizeof(td->verror) - 1, "file:%s:%d, error=%s", __FILE__, __LINE__, (msg));        \
        } while (0)
 
-extern struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *);
-extern void put_io_u(struct thread_data *, struct io_u *);
 
-extern int rate_quit;
-extern int write_lat_log;
-extern int write_bw_log;
+#define td_verror(td, err)     __td_verror((td), (err), strerror((err)))
+#define td_vmsg(td, err, msg)  __td_verror((td), (err), (msg))
+
 extern int exitall_on_terminate;
 extern int thread_number;
 extern int shm_id;
 extern int groupid;
+extern int terse_output;
+extern FILE *f_out;
+extern FILE *f_err;
+extern int temp_stall_ts;
 
 extern struct thread_data *threads;
 
@@ -333,12 +365,24 @@ extern struct thread_data *threads;
 #define td_rw(td)              ((td)->iomix != 0)
 
 #define BLOCKS_PER_MAP         (8 * sizeof(long))
-#define TO_MAP_BLOCK(td, b)    ((b) - ((td)->file_offset / (td)->min_bs))
-#define RAND_MAP_IDX(td, b)    (TO_MAP_BLOCK(td, b) / BLOCKS_PER_MAP)
-#define RAND_MAP_BIT(td, b)    (TO_MAP_BLOCK(td, b) & (BLOCKS_PER_MAP - 1))
+#define TO_MAP_BLOCK(td, f, b) ((b) - ((f)->file_offset / (td)->rw_min_bs))
+#define RAND_MAP_IDX(td, f, b) (TO_MAP_BLOCK(td, f, b) / BLOCKS_PER_MAP)
+#define RAND_MAP_BIT(td, f, b) (TO_MAP_BLOCK(td, f, b) & (BLOCKS_PER_MAP - 1))
 
 #define MAX_JOBS       (1024)
 
+static inline int should_fsync(struct thread_data *td)
+{
+       if (td->last_was_sync)
+               return 0;
+       if (td->odirect)
+               return 0;
+       if (td_write(td) || td_rw(td) || td->override_sync)
+               return 1;
+
+       return 0;
+}
+
 struct disk_util_stat {
        unsigned ios[2];
        unsigned merges[2];
@@ -367,6 +411,7 @@ struct io_completion_data {
 
        int error;                      /* output */
        unsigned long bytes_done[2];    /* output */
+       struct timeval time;            /* output */
 };
 
 #define DISK_UTIL_MSEC (250)
@@ -374,6 +419,9 @@ struct io_completion_data {
 #ifndef min
 #define min(a, b)      ((a) < (b) ? (a) : (b))
 #endif
+#ifndef max
+#define max(a, b)      ((a) > (b) ? (a) : (b))
+#endif
 
 /*
  * Log exports
@@ -390,7 +438,7 @@ extern void write_iolog_close(struct thread_data *);
  */
 extern void add_clat_sample(struct thread_data *, int, unsigned long);
 extern void add_slat_sample(struct thread_data *, int, unsigned long);
-extern void add_bw_sample(struct thread_data *, int);
+extern void add_bw_sample(struct thread_data *, int, struct timeval *);
 extern void show_run_stats(void);
 extern void init_disk_util(struct thread_data *);
 extern void update_rusage_stat(struct thread_data *);
@@ -407,8 +455,12 @@ extern unsigned long utime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 extern unsigned long mtime_since(struct timeval *, struct timeval *);
 extern unsigned long mtime_since_now(struct timeval *);
 extern unsigned long time_since_now(struct timeval *);
+extern unsigned long mtime_since_genesis(void);
+extern void __usec_sleep(unsigned int);
 extern void usec_sleep(struct thread_data *, unsigned long);
-extern void rate_throttle(struct thread_data *, unsigned long, unsigned int);
+extern void rate_throttle(struct thread_data *, unsigned long, unsigned int, int);
+extern void fill_start_time(struct timeval *);
+extern void fio_gettime(struct timeval *, void *);
 
 /*
  * Init functions
@@ -416,18 +468,83 @@ extern void rate_throttle(struct thread_data *, unsigned long, unsigned int);
 extern int parse_options(int, char **);
 extern int init_random_state(struct thread_data *);
 
+/*
+ * File setup/shutdown
+ */
+extern void close_files(struct thread_data *);
+extern int setup_files(struct thread_data *);
+extern int open_files(struct thread_data *);
+extern int file_invalidate_cache(struct thread_data *, struct fio_file *);
+
+/*
+ * ETA/status stuff
+ */
+extern void print_thread_status(void);
+extern void print_status_init(int);
+
+/*
+ * Thread life cycle. Once a thread has a runstate beyond TD_INITIALIZED, it
+ * will never back again. It may cycle between running/verififying/fsyncing.
+ * Once the thread reaches TD_EXITED, it is just waiting for the core to
+ * reap it.
+ */
+enum {
+       TD_NOT_CREATED = 0,
+       TD_CREATED,
+       TD_INITIALIZED,
+       TD_RUNNING,
+       TD_VERIFYING,
+       TD_FSYNCING,
+       TD_EXITED,
+       TD_REAPED,
+};
+
+/*
+ * Verify helpers
+ */
+extern void populate_verify_io_u(struct thread_data *, struct io_u *);
+extern int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *);
+extern int do_io_u_verify(struct thread_data *, struct io_u **);
+
+/*
+ * Memory helpers
+ */
+extern int fio_pin_memory(void);
+extern void fio_unpin_memory(void);
+extern int allocate_io_mem(struct thread_data *);
+extern void free_io_mem(struct thread_data *);
+
+/*
+ * io unit handling
+ */
+#define queue_full(td) list_empty(&(td)->io_u_freelist)
+extern struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *);
+extern struct io_u *get_io_u(struct thread_data *, struct fio_file *);
+extern void put_io_u(struct thread_data *, struct io_u *);
+extern void ios_completed(struct thread_data *, struct io_completion_data *);
+extern void io_completed(struct thread_data *, struct io_u *, struct io_completion_data *);
+
+/*
+ * io engine entry points
+ */
+extern int td_io_init(struct thread_data *);
+extern int td_io_prep(struct thread_data *, struct io_u *);
+extern int td_io_queue(struct thread_data *, struct io_u *);
+extern int td_io_sync(struct thread_data *, struct fio_file *);
+extern int td_io_getevents(struct thread_data *, int, int, struct timespec *);
+
 /*
  * This is a pretty crappy semaphore implementation, but with the use that fio
  * has (just signalling start/go conditions), it doesn't have to be better.
  * Naturally this would not work for any type of contended semaphore or
  * for real locking.
  */
-static inline void fio_sem_init(volatile int volatile *sem, int val)
+static inline void fio_sem_init(volatile int *sem, int val)
 {
        *sem = val;
 }
 
-static inline void fio_sem_down(volatile int volatile *sem)
+static inline void fio_sem_down(volatile int *sem)
 {
        while (*sem == 0)
                usleep(10000);
@@ -435,9 +552,54 @@ static inline void fio_sem_down(volatile int volatile *sem)
        (*sem)--;
 }
 
-static inline void fio_sem_up(volatile int volatile *sem)
+static inline void fio_sem_up(volatile int *sem)
 {
        (*sem)++;
 }
 
+/*
+ * If logging output to a file, stderr should go to both stderr and f_err
+ */
+#define log_err(args...)       do {            \
+       fprintf(f_err, ##args);                 \
+       if (f_err != stderr)                    \
+               fprintf(stderr, ##args);        \
+       } while (0)
+
+struct ioengine_ops {
+       struct list_head list;
+       char name[16];
+       int version;
+       int flags;
+       int (*setup)(struct thread_data *);
+       int (*init)(struct thread_data *);
+       int (*prep)(struct thread_data *, struct io_u *);
+       int (*queue)(struct thread_data *, struct io_u *);
+       int (*getevents)(struct thread_data *, int, int, struct timespec *);
+       struct io_u *(*event)(struct thread_data *, int);
+       int (*cancel)(struct thread_data *, struct io_u *);
+       void (*cleanup)(struct thread_data *);
+       void *data;
+       void *dlhandle;
+};
+
+#define FIO_IOOPS_VERSION      3
+
+extern struct ioengine_ops *load_ioengine(struct thread_data *, const char *);
+extern int register_ioengine(struct ioengine_ops *);
+extern void unregister_ioengine(struct ioengine_ops *);
+extern void close_ioengine(struct thread_data *);
+
+/*
+ * Mark unused variables passed to ops functions as unused, to silence gcc
+ */
+#define fio_unused     __attribute((__unused__))
+#define fio_init       __attribute__((constructor))
+#define fio_exit       __attribute__((destructor))
+
+#define for_each_td(td, i)     \
+       for ((i) = 0, (td) = &threads[0]; (i) < (int) thread_number; (i)++, (td)++)
+#define for_each_file(td, f, i)        \
+       for ((i) = 0, (f) = &(td)->files[0]; (i) < (int) (td)->nr_files; (i)++, (f)++)
+
 #endif