[PATCH] Random map block coverage
[fio.git] / io_u.c
diff --git a/io_u.c b/io_u.c
index 9cb68af4691025ff83f50c9d562292d94bfefccc..18e3c3f1c5b9d08d40e4b3b40876b8a36e6a8e4d 100644 (file)
--- a/io_u.c
+++ b/io_u.c
@@ -6,7 +6,6 @@
 #include <assert.h>
 
 #include "fio.h"
-#include "os.h"
 
 /*
  * Change this define to play with the timeout handling
@@ -52,7 +51,11 @@ static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        while (blocks < nr_blocks) {
                unsigned int idx, bit;
 
-               if (!random_map_free(td, f, block))
+               /*
+                * If we have a mixed random workload, we may
+                * encounter blocks we already did IO to.
+                */
+               if (!td->o.ddir_nr == 1 && !random_map_free(td, f, block))
                        break;
 
                idx = RAND_MAP_IDX(td, f, block);
@@ -81,7 +84,7 @@ static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
        while ((*b) * td->o.rw_min_bs < f->real_file_size) {
                if (f->file_map[i] != -1UL) {
-                       *b += ffz(f->file_map[i]);
+                       *b += fio_ffz(f->file_map[i]);
                        f->last_free_lookup = i;
                        return 0;
                }
@@ -93,6 +96,55 @@ static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        return 1;
 }
 
+static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                               int ddir, unsigned long long *b)
+{
+       unsigned long long max_blocks = f->io_size / td->o.min_bs[ddir];
+       unsigned long long r, rb;
+       int loops = 5;
+
+       do {
+               r = os_random_long(&td->random_state);
+               if (!max_blocks)
+                       *b = 0;
+               else
+                       *b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
+               /*
+                * if we are not maintaining a random map, we are done.
+                */
+               if (td->o.norandommap)
+                       return 0;
+
+               /*
+                * calculate map offset and chec if it's free
+                */
+               rb = *b + (f->file_offset / td->o.min_bs[ddir]);
+               if (random_map_free(td, f, rb))
+                       return 0;
+
+       } while (--loops);
+
+       /*
+        * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
+        * a random start offset into the filemap, and find the first free
+        * block from there.
+        */
+       loops = 10;
+       do {
+               f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) * (r / (RAND_MAX+1.0));
+               if (!get_next_free_block(td, f, b))
+                       return 0;
+
+               r = os_random_long(&td->random_state);
+       } while (--loops);
+
+       /*
+        * that didn't work either, try exhaustive search from the start
+        */
+       f->last_free_lookup = 0;
+       return get_next_free_block(td, f, b);
+}
+
 /*
  * For random io, generate a random new block and see if it's used. Repeat
  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
@@ -102,33 +154,19 @@ static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        struct fio_file *f = io_u->file;
        const int ddir = io_u->ddir;
-       unsigned long long b, rb;
-       long r;
+       unsigned long long b;
 
-       if (td_random(td)) {
-               unsigned long long max_blocks = f->file_size / td->o.min_bs[ddir];
-               int loops = 5;
-
-               do {
-                       r = os_random_long(&td->random_state);
-                       if (!max_blocks)
-                               b = 0;
-                       else
-                               b = ((max_blocks - 1) * r / (unsigned long long) (RAND_MAX+1.0));
-                       if (td->o.norandommap)
-                               break;
-                       rb = b + (f->file_offset / td->o.min_bs[ddir]);
-                       loops--;
-               } while (!random_map_free(td, f, rb) && loops);
+       if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
+               td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
 
-               /*
-                * if we failed to retrieve a truly random offset within
-                * the loops assigned, see if there are free ones left at all
-                */
-               if (!loops && get_next_free_block(td, f, &b))
+               if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b))
+                       return 1;
+       } else {
+               if (f->last_pos >= f->real_file_size)
                        return 1;
-       } else
+
                b = f->last_pos / td->o.min_bs[ddir];
+       }
 
        io_u->offset = (b * td->o.min_bs[ddir]) + f->file_offset;
        if (io_u->offset >= f->real_file_size)
@@ -139,7 +177,6 @@ static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 
 static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       struct fio_file *f = io_u->file;
        const int ddir = io_u->ddir;
        unsigned int buflen;
        long r;
@@ -153,18 +190,8 @@ static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                        buflen = (buflen + td->o.min_bs[ddir] - 1) & ~(td->o.min_bs[ddir] - 1);
        }
 
-       while (buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
-               if (buflen == td->o.min_bs[ddir]) {
-                       if (!td->o.odirect) {
-                               assert(io_u->offset <= f->real_file_size);
-                               buflen = f->real_file_size - io_u->offset;
-                               return buflen;
-                       }
-                       return 0;
-               }
-
+       if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size)
                buflen = td->o.min_bs[ddir];
-       }
 
        return buflen;
 }
@@ -180,11 +207,22 @@ static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
         * whereas reads do not.
         */
        rbytes = td->io_bytes[td->rwmix_ddir] - td->rwmix_bytes;
-       diff = td->o.rwmixread;
-       if (td->rwmix_ddir == DDIR_WRITE)
-               diff = 100 - diff;
+       diff = td->o.rwmix[td->rwmix_ddir ^ 1];
 
-       td->rwmix_bytes = td->io_bytes[td->rwmix_ddir] + (rbytes * (100 - diff)) / diff;
+       td->rwmix_bytes = td->io_bytes[td->rwmix_ddir] + (rbytes * ((100 - diff)) / diff);
+}
+
+static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
+{
+       unsigned int v;
+       long r;
+
+       r = os_random_long(&td->rwmix_state);
+       v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
+       if (v < td->o.rwmix[DDIR_READ])
+               return DDIR_READ;
+
+       return DDIR_WRITE;
 }
 
 /*
@@ -202,6 +240,9 @@ static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
                fio_gettime(&now, NULL);
                elapsed = mtime_since_now(&td->rwmix_switch);
 
+               /*
+                * if this is the first cycle, make it shorter
+                */
                cycle = td->o.rwmixcycle;
                if (!td->rwmix_bytes)
                        cycle /= 10;
@@ -209,22 +250,30 @@ static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
                /*
                 * Check if it's time to seed a new data direction.
                 */
-               if (elapsed >= cycle &&
+               if (elapsed >= cycle ||
                    td->io_bytes[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_bytes) {
-                       unsigned int v;
-                       long r;
-
-                       r = os_random_long(&td->rwmix_state);
-                       v = 1 + (int) (100.0 * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
-                       if (v < td->o.rwmixread) {
-                               if (td->rwmix_ddir != DDIR_READ)
-                                       set_rwmix_bytes(td);
-                               td->rwmix_ddir = DDIR_READ;
-                       } else {
-                               if (td->rwmix_ddir != DDIR_WRITE)
-                                       set_rwmix_bytes(td);
-                               td->rwmix_ddir = DDIR_WRITE;
+                       unsigned long long max_bytes;
+                       enum fio_ddir ddir;                     
+
+                       /*
+                        * Put a top limit on how many bytes we do for
+                        * one data direction, to avoid overflowing the
+                        * ranges too much
+                        */
+                       ddir = get_rand_ddir(td);
+                       max_bytes = td->this_io_bytes[ddir];
+                       if (max_bytes >= (td->o.size * td->o.rwmix[ddir] / 100)) {
+                               if (!td->rw_end_set[ddir]) {
+                                       td->rw_end_set[ddir] = 1;
+                                       memcpy(&td->rw_end[ddir], &now, sizeof(now));
+                               }
+                               ddir ^= 1;
                        }
+
+                       if (ddir != td->rwmix_ddir)
+                               set_rwmix_bytes(td);
+
+                       td->rwmix_ddir = ddir;
                        memcpy(&td->rwmix_switch, &now, sizeof(now));
                }
                return td->rwmix_ddir;
@@ -239,6 +288,9 @@ void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
        io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
 
+       if (io_u->file)
+               put_file(td, io_u->file);
+
        io_u->file = NULL;
        list_del(&io_u->list);
        list_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
@@ -260,12 +312,6 @@ void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 
 static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       /*
-        * If using an iolog, grab next piece if any available.
-        */
-       if (td->o.read_iolog)
-               return read_iolog_get(td, io_u);
-
        /*
         * see if it's time to sync
         */
@@ -273,11 +319,20 @@ static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
           !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
             td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
                io_u->ddir = DDIR_SYNC;
-               return 0;
+               goto out;
        }
 
        io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 
+       /*
+        * See if it's time to switch to a new zone
+        */
+       if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
+               td->zone_bytes = 0;
+               io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
+               td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
+       }
+
        /*
         * No log, let the seq/rand engine retrieve the next buflen and
         * position.
@@ -289,18 +344,20 @@ static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        if (!io_u->buflen)
                return 1;
 
+       if (io_u->offset + io_u->buflen > io_u->file->real_file_size)
+               return 1;
+
        /*
         * mark entry before potentially trimming io_u
         */
-       if (!td->o.read_iolog && td_random(td) && !td->o.norandommap)
+       if (td_random(td) && !td->o.norandommap)
                mark_random_map(td, io_u);
 
        /*
         * If using a write iolog, store this entry.
         */
-       if (td->o.write_iolog_file)
-               write_iolog_put(td, io_u);
-
+out:
+       log_io_u(td, io_u);
        return 0;
 }
 
@@ -313,17 +370,22 @@ void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 
        switch (td->cur_depth) {
        default:
-               index++;
+               index = 6;
+               break;
        case 32 ... 63:
-               index++;
+               index = 5;
+               break;
        case 16 ... 31:
-               index++;
+               index = 4;
+               break;
        case 8 ... 15:
-               index++;
+               index = 3;
+               break;
        case 4 ... 7:
-               index++;
+               index = 2;
+               break;
        case 2 ... 3:
-               index++;
+               index = 1;
        case 1:
                break;
        }
@@ -332,38 +394,98 @@ void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        td->ts.total_io_u[io_u->ddir]++;
 }
 
-static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long msec)
+static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
+{
+       int index = 0;
+
+       assert(usec < 1000);
+
+       switch (usec) {
+       case 750 ... 999:
+               index = 9;
+               break;
+       case 500 ... 749:
+               index = 8;
+               break;
+       case 250 ... 499:
+               index = 7;
+               break;
+       case 100 ... 249:
+               index = 6;
+               break;
+       case 50 ... 99:
+               index = 5;
+               break;
+       case 20 ... 49:
+               index = 4;
+               break;
+       case 10 ... 19:
+               index = 3;
+               break;
+       case 4 ... 9:
+               index = 2;
+               break;
+       case 2 ... 3:
+               index = 1;
+       case 0 ... 1:
+               break;
+       }
+
+       assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
+       td->ts.io_u_lat_u[index]++;
+}
+
+static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 {
        int index = 0;
 
        switch (msec) {
        default:
-               index++;
+               index = 11;
+               break;
        case 1000 ... 1999:
-               index++;
+               index = 10;
+               break;
        case 750 ... 999:
-               index++;
+               index = 9;
+               break;
        case 500 ... 749:
-               index++;
+               index = 8;
+               break;
        case 250 ... 499:
-               index++;
+               index = 7;
+               break;
        case 100 ... 249:
-               index++;
+               index = 6;
+               break;
        case 50 ... 99:
-               index++;
+               index = 5;
+               break;
        case 20 ... 49:
-               index++;
+               index = 4;
+               break;
        case 10 ... 19:
-               index++;
+               index = 3;
+               break;
        case 4 ... 9:
-               index++;
+               index = 2;
+               break;
        case 2 ... 3:
-               index++;
+               index = 1;
        case 0 ... 1:
                break;
        }
 
-       td->ts.io_u_lat[index]++;
+       assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
+       td->ts.io_u_lat_m[index]++;
+}
+
+static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
+{
+       if (usec < 1000)
+               io_u_mark_lat_usec(td, usec);
+       else
+               io_u_mark_lat_msec(td, usec / 1000);
 }
 
 /*
@@ -380,6 +502,8 @@ static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
 
                fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files * (r / (RAND_MAX + 1.0)));
                f = &td->files[fno];
+               if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
+                       continue;
 
                if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
                        return f;
@@ -402,6 +526,11 @@ static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
                if (td->next_file >= td->o.nr_files)
                        td->next_file = 0;
 
+               if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
+                       f = NULL;
+                       continue;
+               }
+
                if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
                        break;
 
@@ -417,7 +546,7 @@ static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 
        assert(td->o.nr_files <= td->files_index);
 
-       if (!td->nr_open_files)
+       if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
                return NULL;
 
        f = td->file_service_file;
@@ -438,6 +567,9 @@ static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
 {
        struct fio_file *f;
 
+       if (!td->nr_open_files || td->nr_done_files >= td->o.nr_files)
+               return NULL;
+
        if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR)
                f = get_next_file_rr(td, 0, FIO_FILE_OPEN);
        else
@@ -446,6 +578,50 @@ static struct fio_file *find_next_new_file(struct thread_data *td)
        return f;
 }
 
+static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       struct fio_file *f;
+
+       do {
+               f = get_next_file(td);
+               if (!f)
+                       return 1;
+
+set_file:
+               io_u->file = f;
+               get_file(f);
+
+               if (!fill_io_u(td, io_u))
+                       break;
+
+               /*
+                * td_io_close() does a put_file() as well, so no need to
+                * do that here.
+                */
+               io_u->file = NULL;
+               td_io_close_file(td, f);
+               f->flags |= FIO_FILE_DONE;
+               td->nr_done_files++;
+
+               /*
+                * probably not the right place to do this, but see
+                * if we need to open a new file
+                */
+               if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
+                   td->o.open_files != td->o.nr_files) {
+                       f = find_next_new_file(td);
+
+                       if (!f || td_io_open_file(td, f))
+                               return 1;
+
+                       goto set_file;
+               }
+       } while (1);
+
+       return 0;
+}
+
+
 struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 {
        struct io_u *io_u = NULL;
@@ -482,7 +658,6 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 {
        struct fio_file *f;
        struct io_u *io_u;
-       int ret;
 
        io_u = __get_io_u(td);
        if (!io_u)
@@ -494,60 +669,21 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
        if (io_u->file)
                goto out;
 
-       do {
-               f = get_next_file(td);
-               if (!f) {
-                       put_io_u(td, io_u);
-                       return NULL;
-               }
-
-set_file:
-               io_u->file = f;
-
-               if (!fill_io_u(td, io_u))
-                       break;
-
-               /*
-                * No more to do for this file, close it
-                */
-               io_u->file = NULL;
-               td_io_close_file(td, f);
-
-               /*
-                * probably not the right place to do this, but see
-                * if we need to open a new file
-                */
-               if (td->nr_open_files < td->o.open_files &&
-                   td->o.open_files != td->o.nr_files) {
-                       f = find_next_new_file(td);
-
-                       if (!f || (ret = td_io_open_file(td, f))) {
-                               put_io_u(td, io_u);
-                               return NULL;
-                       }
-                       goto set_file;
-               }
-       } while (1);
-
-       if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size) {
-               td->zone_bytes = 0;
-               f->last_pos += td->o.zone_skip;
-       }
-
-       if (io_u->buflen + io_u->offset > f->real_file_size) {
-               if (td->io_ops->flags & FIO_RAWIO) {
-                       put_io_u(td, io_u);
-                       return NULL;
-               }
-
-               io_u->buflen = f->real_file_size - io_u->offset;
-       }
+       /*
+        * If using an iolog, grab next piece if any available.
+        */
+       if (td->o.read_iolog_file) {
+               if (read_iolog_get(td, io_u))
+                       goto err_put;
+       } else if (set_io_u_file(td, io_u))
+               goto err_put;
+       
+       f = io_u->file;
+       assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
 
        if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
-               if (!io_u->buflen) {
-                       put_io_u(td, io_u);
-                       return NULL;
-               }
+               if (!io_u->buflen)
+                       goto err_put;
 
                f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 
@@ -558,17 +694,18 @@ set_file:
        /*
         * Set io data pointers.
         */
+       io_u->endpos = io_u->offset + io_u->buflen;
 out:
        io_u->xfer_buf = io_u->buf;
        io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 
-       if (td_io_prep(td, io_u)) {
-               put_io_u(td, io_u);
-               return NULL;
+       if (!td_io_prep(td, io_u)) {
+               fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
+               return io_u;
        }
-
-       fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
-       return io_u;
+err_put:
+       put_io_u(td, io_u);
+       return NULL;
 }
 
 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
@@ -591,13 +728,11 @@ void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                         struct io_completion_data *icd)
 {
-       unsigned long msec;
+       unsigned long usec;
 
        assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
        io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
 
-       put_file(td, io_u->file);
-
        if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
                td->last_was_sync = 1;
                return;
@@ -615,21 +750,22 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                td->zone_bytes += bytes;
                td->this_io_bytes[idx] += bytes;
 
-               io_u->file->last_completed_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
+               io_u->file->last_completed_pos = io_u->endpos;
 
-               msec = mtime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
+               usec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 
-               add_clat_sample(td, idx, msec);
+               add_clat_sample(td, idx, usec);
                add_bw_sample(td, idx, &icd->time);
-               io_u_mark_latency(td, msec);
+               io_u_mark_latency(td, usec);
 
-               if ((td_rw(td) || td_write(td)) && idx == DDIR_WRITE)
+               if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
+                   td->o.verify != VERIFY_NONE)
                        log_io_piece(td, io_u);
 
                icd->bytes_done[idx] += bytes;
 
                if (io_u->end_io) {
-                       ret = io_u->end_io(io_u);
+                       ret = io_u->end_io(td, io_u);
                        if (ret && !icd->error)
                                icd->error = ret;
                }
@@ -689,12 +825,10 @@ long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_events)
        struct io_completion_data icd;
        struct timespec *tvp = NULL;
        int ret;
+       struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 
-       if (!min_events) {
-               struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
-
+       if (!min_events)
                tvp = &ts;
-       }
 
        ret = td_io_getevents(td, min_events, td->cur_depth, tvp);
        if (ret < 0) {
@@ -719,7 +853,7 @@ void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        unsigned long slat_time;
 
-       slat_time = mtime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
+       slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
        add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time);
 }