Fix verify state for multiple files
[fio.git] / io_u.c
diff --git a/io_u.c b/io_u.c
index 16b52d63aa0971e5c73dd9ddb651a14054289bb6..2adcbd7f498ee94ae793456f8d4131b04b0df30d 100644 (file)
--- a/io_u.c
+++ b/io_u.c
@@ -12,6 +12,8 @@
 #include "lib/rand.h"
 #include "lib/axmap.h"
 #include "err.h"
+#include "lib/pow2.h"
+#include "minmax.h"
 
 struct io_completion_data {
        int nr;                         /* input */
@@ -25,7 +27,7 @@ struct io_completion_data {
  * The ->io_axmap contains a map of blocks we have or have not done io
  * to yet. Used to make sure we cover the entire range in a fair fashion.
  */
-static int random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
+static bool random_map_free(struct fio_file *f, const uint64_t block)
 {
        return !axmap_isset(f->io_axmap, block);
 }
@@ -68,6 +70,9 @@ static uint64_t last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        if (td->o.zone_range)
                max_size = td->o.zone_range;
 
+       if (td->o.min_bs[ddir] > td->o.ba[ddir])
+               max_size -= td->o.min_bs[ddir] - td->o.ba[ddir];
+
        max_blocks = max_size / (uint64_t) td->o.ba[ddir];
        if (!max_blocks)
                return 0;
@@ -81,34 +86,25 @@ struct rand_off {
 };
 
 static int __get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
-                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
+                                 enum fio_ddir ddir, uint64_t *b,
+                                 uint64_t lastb)
 {
-       uint64_t r, lastb;
-
-       lastb = last_block(td, f, ddir);
-       if (!lastb)
-               return 1;
-
-       if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE) {
-               uint64_t rmax;
+       uint64_t r;
 
-               rmax = td->o.use_os_rand ? OS_RAND_MAX : FRAND_MAX;
+       if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
+           td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64) {
 
-               if (td->o.use_os_rand) {
-                       rmax = OS_RAND_MAX;
-                       r = os_random_long(&td->random_state);
-               } else {
-                       rmax = FRAND_MAX;
-                       r = __rand(&td->__random_state);
-               }
+               r = __rand(&td->random_state);
 
                dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", (unsigned long long) r);
 
-               *b = lastb * (r / ((uint64_t) rmax + 1.0));
+               *b = lastb * (r / (rand_max(&td->random_state) + 1.0));
        } else {
                uint64_t off = 0;
 
-               if (lfsr_next(&f->lfsr, &off, lastb))
+               assert(fio_file_lfsr(f));
+
+               if (lfsr_next(&f->lfsr, &off))
                        return 1;
 
                *b = off;
@@ -152,6 +148,79 @@ static int __get_next_rand_offset_pareto(struct thread_data *td,
        return 0;
 }
 
+static int __get_next_rand_offset_gauss(struct thread_data *td,
+                                       struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
+                                       uint64_t *b)
+{
+       *b = gauss_next(&f->gauss);
+       return 0;
+}
+
+static int __get_next_rand_offset_zoned(struct thread_data *td,
+                                       struct fio_file *f, enum fio_ddir ddir,
+                                       uint64_t *b)
+{
+       unsigned int v, send, stotal;
+       uint64_t offset, lastb;
+       static int warned;
+       struct zone_split_index *zsi;
+
+       lastb = last_block(td, f, ddir);
+       if (!lastb)
+               return 1;
+
+       if (!td->o.zone_split_nr[ddir]) {
+bail:
+               return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
+       }
+
+       /*
+        * Generate a value, v, between 1 and 100, both inclusive
+        */
+       v = rand32_between(&td->zone_state, 1, 100);
+
+       zsi = &td->zone_state_index[ddir][v - 1];
+       stotal = zsi->size_perc_prev;
+       send = zsi->size_perc;
+
+       /*
+        * Should never happen
+        */
+       if (send == -1U) {
+               if (!warned) {
+                       log_err("fio: bug in zoned generation\n");
+                       warned = 1;
+               }
+               goto bail;
+       }
+
+       /*
+        * 'send' is some percentage below or equal to 100 that
+        * marks the end of the current IO range. 'stotal' marks
+        * the start, in percent.
+        */
+       if (stotal)
+               offset = stotal * lastb / 100ULL;
+       else
+               offset = 0;
+
+       lastb = lastb * (send - stotal) / 100ULL;
+
+       /*
+        * Generate index from 0..send-of-lastb
+        */
+       if (__get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb) == 1)
+               return 1;
+
+       /*
+        * Add our start offset, if any
+        */
+       if (offset)
+               *b += offset;
+
+       return 0;
+}
+
 static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 {
        struct rand_off *r1 = flist_entry(a, struct rand_off, list);
@@ -163,12 +232,22 @@ static int flist_cmp(void *data, struct flist_head *a, struct flist_head *b)
 static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                               enum fio_ddir ddir, uint64_t *b)
 {
-       if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM)
-               return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b);
-       else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
+       if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_RANDOM) {
+               uint64_t lastb;
+
+               lastb = last_block(td, f, ddir);
+               if (!lastb)
+                       return 1;
+
+               return __get_next_rand_offset(td, f, ddir, b, lastb);
+       } else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZIPF)
                return __get_next_rand_offset_zipf(td, f, ddir, b);
        else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_PARETO)
                return __get_next_rand_offset_pareto(td, f, ddir, b);
+       else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_GAUSS)
+               return __get_next_rand_offset_gauss(td, f, ddir, b);
+       else if (td->o.random_distribution == FIO_RAND_DIST_ZONED)
+               return __get_next_rand_offset_zoned(td, f, ddir, b);
 
        log_err("fio: unknown random distribution: %d\n", td->o.random_distribution);
        return 1;
@@ -178,35 +257,29 @@ static int get_off_from_method(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  * Sort the reads for a verify phase in batches of verifysort_nr, if
  * specified.
  */
-static inline int should_sort_io(struct thread_data *td)
+static inline bool should_sort_io(struct thread_data *td)
 {
        if (!td->o.verifysort_nr || !td->o.do_verify)
-               return 0;
+               return false;
        if (!td_random(td))
-               return 0;
+               return false;
        if (td->runstate != TD_VERIFYING)
-               return 0;
-       if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE)
-               return 0;
+               return false;
+       if (td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE ||
+           td->o.random_generator == FIO_RAND_GEN_TAUSWORTHE64)
+               return false;
 
-       return 1;
+       return true;
 }
 
-static int should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
+static bool should_do_random(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 {
        unsigned int v;
-       unsigned long r;
 
        if (td->o.perc_rand[ddir] == 100)
-               return 1;
+               return true;
 
-       if (td->o.use_os_rand) {
-               r = os_random_long(&td->seq_rand_state[ddir]);
-               v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
-       } else {
-               r = __rand(&td->__seq_rand_state[ddir]);
-               v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
-       }
+       v = rand32_between(&td->seq_rand_state[ddir], 1, 100);
 
        return v <= td->o.perc_rand[ddir];
 }
@@ -221,7 +294,6 @@ static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                return get_off_from_method(td, f, ddir, b);
 
        if (!flist_empty(&td->next_rand_list)) {
-               struct rand_off *r;
 fetch:
                r = flist_first_entry(&td->next_rand_list, struct rand_off, list);
                flist_del(&r->list);
@@ -263,7 +335,7 @@ static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        }
 
        dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
-                       f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos,
+                       f->file_name, (unsigned long long) f->last_pos[ddir],
                        (unsigned long long) f->real_file_size);
        return 1;
 }
@@ -271,20 +343,39 @@ static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                               enum fio_ddir ddir, uint64_t *offset)
 {
+       struct thread_options *o = &td->o;
+
        assert(ddir_rw(ddir));
 
-       if (f->last_pos >= f->io_size + get_start_offset(td, f) && td->o.time_based)
-               f->last_pos = f->last_pos - f->io_size;
+       if (f->last_pos[ddir] >= f->io_size + get_start_offset(td, f) &&
+           o->time_based) {
+               struct thread_options *o = &td->o;
+               uint64_t io_size = f->io_size + (f->io_size % o->min_bs[ddir]);
+
+               if (io_size > f->last_pos[ddir])
+                       f->last_pos[ddir] = 0;
+               else
+                       f->last_pos[ddir] = f->last_pos[ddir] - io_size;
+       }
 
-       if (f->last_pos < f->real_file_size) {
+       if (f->last_pos[ddir] < f->real_file_size) {
                uint64_t pos;
 
-               if (f->last_pos == f->file_offset && td->o.ddir_seq_add < 0)
-                       f->last_pos = f->real_file_size;
+               if (f->last_pos[ddir] == f->file_offset && o->ddir_seq_add < 0)
+                       f->last_pos[ddir] = f->real_file_size;
 
-               pos = f->last_pos - f->file_offset;
-               if (pos)
-                       pos += td->o.ddir_seq_add;
+               pos = f->last_pos[ddir] - f->file_offset;
+               if (pos && o->ddir_seq_add) {
+                       pos += o->ddir_seq_add;
+
+                       /*
+                        * If we reach beyond the end of the file
+                        * with holed IO, wrap around to the
+                        * beginning again.
+                        */
+                       if (pos >= f->real_file_size)
+                               pos = f->file_offset;
+               }
 
                *offset = pos;
                return 0;
@@ -312,7 +403,7 @@ static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                                *is_random = 1;
                        } else {
                                *is_random = 0;
-                               io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
+                               io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
                                ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
                                if (ret)
                                        ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
@@ -322,7 +413,7 @@ static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                        ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
                }
        } else {
-               io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
+               io_u_set(io_u, IO_U_F_BUSY_OK);
                *is_random = 0;
 
                if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
@@ -332,8 +423,8 @@ static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                                *is_random = 0;
                        }
                } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
-                       if (f->last_start != -1ULL)
-                               offset = f->last_start - f->file_offset;
+                       if (f->last_start[ddir] != -1ULL)
+                               offset = f->last_start[ddir] - f->file_offset;
                        else
                                offset = 0;
                        ret = 0;
@@ -410,8 +501,8 @@ static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        return __get_next_offset(td, io_u, is_random);
 }
 
-static inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
-                           unsigned int buflen)
+static inline bool io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                            unsigned int buflen)
 {
        struct fio_file *f = io_u->file;
 
@@ -424,7 +515,8 @@ static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        int ddir = io_u->ddir;
        unsigned int buflen = 0;
        unsigned int minbs, maxbs;
-       unsigned long r, rand_max;
+       uint64_t frand_max;
+       unsigned long r;
 
        assert(ddir_rw(ddir));
 
@@ -443,20 +535,13 @@ static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        if (!io_u_fits(td, io_u, minbs))
                return 0;
 
-       if (td->o.use_os_rand)
-               rand_max = OS_RAND_MAX;
-       else
-               rand_max = FRAND_MAX;
-
+       frand_max = rand_max(&td->bsrange_state);
        do {
-               if (td->o.use_os_rand)
-                       r = os_random_long(&td->bsrange_state);
-               else
-                       r = __rand(&td->__bsrange_state);
+               r = __rand(&td->bsrange_state);
 
                if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
                        buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
-                                       (r / (rand_max + 1.0)));
+                                       (r / (frand_max + 1.0)));
                        if (buflen < minbs)
                                buflen = minbs;
                } else {
@@ -468,18 +553,18 @@ static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 
                                buflen = bsp->bs;
                                perc += bsp->perc;
-                               if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
+                               if ((r * 100UL <= frand_max * perc) &&
                                    io_u_fits(td, io_u, buflen))
                                        break;
                        }
                }
 
-               if (td->o.do_verify && td->o.verify != VERIFY_NONE)
+               if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
                        buflen = (buflen + td->o.verify_interval - 1) &
                                ~(td->o.verify_interval - 1);
 
                if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
-                       buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
+                       buflen &= ~(minbs - 1);
 
        } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 
@@ -515,15 +600,8 @@ static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 {
        unsigned int v;
-       unsigned long r;
 
-       if (td->o.use_os_rand) {
-               r = os_random_long(&td->rwmix_state);
-               v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
-       } else {
-               r = __rand(&td->__rwmix_state);
-               v = 1 + (int) (100.0 * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
-       }
+       v = rand32_between(&td->rwmix_state, 1, 100);
 
        if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
                return DDIR_READ;
@@ -531,8 +609,10 @@ static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
        return DDIR_WRITE;
 }
 
-void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
+int io_u_quiesce(struct thread_data *td)
 {
+       int completed = 0;
+
        /*
         * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
         * not to skew our latency numbers.
@@ -542,63 +622,66 @@ void io_u_quiesce(struct thread_data *td)
         * io's that have been actually submitted to an async engine,
         * and cur_depth is meaningless for sync engines.
         */
+       if (td->io_u_queued || td->cur_depth) {
+               int fio_unused ret;
+
+               ret = td_io_commit(td);
+       }
+
        while (td->io_u_in_flight) {
                int fio_unused ret;
 
-               ret = io_u_queued_complete(td, 1, NULL);
+               ret = io_u_queued_complete(td, 1);
+               if (ret > 0)
+                       completed += ret;
        }
+
+       return completed;
 }
 
 static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
 {
        enum fio_ddir odir = ddir ^ 1;
-       struct timeval t;
-       long usec;
+       long usec, now;
 
        assert(ddir_rw(ddir));
+       now = utime_since_now(&td->start);
 
-       if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
+       /*
+        * if rate_next_io_time is in the past, need to catch up to rate
+        */
+       if (td->rate_next_io_time[ddir] <= now)
                return ddir;
 
        /*
-        * We have too much pending sleep in this direction. See if we
+        * We are ahead of rate in this direction. See if we
         * should switch.
         */
        if (td_rw(td) && td->o.rwmix[odir]) {
                /*
-                * Other direction does not have too much pending, switch
+                * Other direction is behind rate, switch
                 */
-               if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
+               if (td->rate_next_io_time[odir] <= now)
                        return odir;
 
                /*
-                * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
-                * and deduct from both.
+                * Both directions are ahead of rate. sleep the min
+                * switch if necissary
                 */
-               if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
-                       td->rate_pending_usleep[odir]) {
-                       usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
+               if (td->rate_next_io_time[ddir] <=
+                       td->rate_next_io_time[odir]) {
+                       usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
                } else {
-                       usec = td->rate_pending_usleep[odir];
+                       usec = td->rate_next_io_time[odir] - now;
                        ddir = odir;
                }
        } else
-               usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
+               usec = td->rate_next_io_time[ddir] - now;
 
-       io_u_quiesce(td);
-
-       fio_gettime(&t, NULL);
-       usec_sleep(td, usec);
-       usec = utime_since_now(&t);
-
-       td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
+       if (td->o.io_submit_mode == IO_MODE_INLINE)
+               io_u_quiesce(td);
 
-       odir = ddir ^ 1;
-       if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
-               td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
-
-       if (ddir_trim(ddir))
-               return ddir;
+       usec = usec_sleep(td, usec);
 
        return ddir;
 }
@@ -667,13 +750,23 @@ static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 
 static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       io_u->ddir = io_u->acct_ddir = get_rw_ddir(td);
+       enum fio_ddir ddir = get_rw_ddir(td);
+
+       if (td_trimwrite(td)) {
+               struct fio_file *f = io_u->file;
+               if (f->last_pos[DDIR_WRITE] == f->last_pos[DDIR_TRIM])
+                       ddir = DDIR_TRIM;
+               else
+                       ddir = DDIR_WRITE;
+       }
+
+       io_u->ddir = io_u->acct_ddir = ddir;
 
        if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
            td->o.barrier_blocks &&
           !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
             td->io_issues[DDIR_WRITE])
-               io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
+               io_u_set(io_u, IO_U_F_BARRIER);
 }
 
 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
@@ -686,16 +779,21 @@ void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 
 void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
+       if (td->parent)
+               td = td->parent;
+
        td_io_u_lock(td);
 
-       if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
+       if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_NO_FILE_PUT))
                put_file_log(td, io_u->file);
+
        io_u->file = NULL;
-       io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
-       io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
+       io_u_set(io_u, IO_U_F_FREE);
 
-       if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
+       if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
                td->cur_depth--;
+               assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
+       }
        io_u_qpush(&td->io_u_freelist, io_u);
        td_io_u_unlock(td);
        td_io_u_free_notify(td);
@@ -703,7 +801,7 @@ void put_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 
 void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
+       io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT);
        put_io_u(td, io_u);
 }
 
@@ -714,18 +812,24 @@ void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 
        dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 
+       if (td->parent)
+               td = td->parent;
+
        td_io_u_lock(td);
 
-       __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
+       io_u_set(__io_u, IO_U_F_FREE);
        if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(ddir))
                td->io_issues[ddir]--;
 
-       __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
-       if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
+       io_u_clear(__io_u, IO_U_F_FLIGHT);
+       if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
                td->cur_depth--;
+               assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
+       }
 
        io_u_rpush(&td->io_u_requeues, __io_u);
        td_io_u_unlock(td);
+       td_io_u_free_notify(td);
        *io_u = NULL;
 }
 
@@ -748,9 +852,17 @@ static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
         * See if it's time to switch to a new zone
         */
        if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
+               struct fio_file *f = io_u->file;
+
                td->zone_bytes = 0;
-               io_u->file->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
-               io_u->file->last_pos = io_u->file->file_offset;
+               f->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
+
+               /*
+                * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
+                */
+               if (f->file_offset >= f->real_file_size)
+                       f->file_offset = f->real_file_size - f->file_offset;
+               f->last_pos[io_u->ddir] = f->file_offset;
                td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
        }
 
@@ -960,6 +1072,7 @@ static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
                                           enum fio_file_flags goodf,
                                           enum fio_file_flags badf)
 {
+       uint64_t frand_max = rand_max(&td->next_file_state);
        struct fio_file *f;
        int fno;
 
@@ -967,15 +1080,9 @@ static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
                int opened = 0;
                unsigned long r;
 
-               if (td->o.use_os_rand) {
-                       r = os_random_long(&td->next_file_state);
-                       fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
-                               * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
-               } else {
-                       r = __rand(&td->__next_file_state);
-                       fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
-                               * (r / (FRAND_MAX + 1.0)));
-               }
+               r = __rand(&td->next_file_state);
+               fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
+                               * (r / (frand_max + 1.0)));
 
                f = td->files[fno];
                if (fio_file_done(f))
@@ -1157,10 +1264,10 @@ static void lat_new_cycle(struct thread_data *td)
  * We had an IO outside the latency target. Reduce the queue depth. If we
  * are at QD=1, then it's time to give up.
  */
-static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
+static bool __lat_target_failed(struct thread_data *td)
 {
        if (td->latency_qd == 1)
-               return 1;
+               return true;
 
        td->latency_qd_high = td->latency_qd;
 
@@ -1177,16 +1284,16 @@ static int __lat_target_failed(struct thread_data *td)
         */
        io_u_quiesce(td);
        lat_new_cycle(td);
-       return 0;
+       return false;
 }
 
-static int lat_target_failed(struct thread_data *td)
+static bool lat_target_failed(struct thread_data *td)
 {
        if (td->o.latency_percentile.u.f == 100.0)
                return __lat_target_failed(td);
 
        td->latency_failed++;
-       return 0;
+       return false;
 }
 
 void lat_target_init(struct thread_data *td)
@@ -1281,14 +1388,14 @@ void lat_target_check(struct thread_data *td)
  * If latency target is enabled, we might be ramping up or down and not
  * using the full queue depth available.
  */
-int queue_full(struct thread_data *td)
+bool queue_full(const struct thread_data *td)
 {
        const int qempty = io_u_qempty(&td->io_u_freelist);
 
        if (qempty)
-               return 1;
+               return true;
        if (!td->o.latency_target)
-               return 0;
+               return false;
 
        return td->cur_depth >= td->latency_qd;
 }
@@ -1297,6 +1404,9 @@ struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 {
        struct io_u *io_u = NULL;
 
+       if (td->stop_io)
+               return NULL;
+
        td_io_u_lock(td);
 
 again:
@@ -1313,21 +1423,23 @@ again:
 
        if (io_u) {
                assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
-               io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
-               io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
-               io_u->flags &= ~IO_U_F_VER_LIST;
+               io_u_clear(io_u, IO_U_F_FREE | IO_U_F_NO_FILE_PUT |
+                                IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER |
+                                IO_U_F_VER_LIST);
 
                io_u->error = 0;
                io_u->acct_ddir = -1;
                td->cur_depth++;
-               io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
+               assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
+               io_u_set(io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
                io_u->ipo = NULL;
-       } else if (td->o.verify_async) {
+       } else if (td_async_processing(td)) {
                /*
                 * We ran out, wait for async verify threads to finish and
                 * return one
                 */
-               pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
+               assert(!(td->flags & TD_F_CHILD));
+               assert(!pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock));
                goto again;
        }
 
@@ -1335,10 +1447,10 @@ again:
        return io_u;
 }
 
-static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+static bool check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        if (!(td->flags & TD_F_TRIM_BACKLOG))
-               return 0;
+               return false;
 
        if (td->trim_entries) {
                int get_trim = 0;
@@ -1355,16 +1467,16 @@ static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                }
 
                if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
-                       return 1;
+                       return true;
        }
 
-       return 0;
+       return false;
 }
 
-static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+static bool check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        if (!(td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
-               return 0;
+               return false;
 
        if (td->io_hist_len) {
                int get_verify = 0;
@@ -1381,11 +1493,11 @@ static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 
                if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
                        td->verify_batch--;
-                       return 1;
+                       return true;
                }
        }
 
-       return 0;
+       return false;
 }
 
 /*
@@ -1481,13 +1593,14 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
                        goto err_put;
                }
 
-               f->last_start = io_u->offset;
-               f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
+               f->last_start[io_u->ddir] = io_u->offset;
+               f->last_pos[io_u->ddir] = io_u->offset + io_u->buflen;
 
                if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
                        if (td->flags & TD_F_REFILL_BUFFERS) {
                                io_u_fill_buffer(td, io_u,
-                                       io_u->xfer_buflen, io_u->xfer_buflen);
+                                       td->o.min_bs[DDIR_WRITE],
+                                       io_u->buflen);
                        } else if ((td->flags & TD_F_SCRAMBLE_BUFFERS) &&
                                   !(td->flags & TD_F_COMPRESS))
                                do_scramble = 1;
@@ -1513,7 +1626,7 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 out:
        assert(io_u->file);
        if (!td_io_prep(td, io_u)) {
-               if (!td->o.disable_slat)
+               if (!td->o.disable_lat)
                        fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
                if (do_scramble)
                        small_content_scramble(io_u);
@@ -1525,42 +1638,55 @@ err_put:
        return ERR_PTR(ret);
 }
 
-void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+static void __io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, io_u->error);
-       const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
-                               "sync_file_range", "wait", "trim" };
 
        if (td_non_fatal_error(td, eb, io_u->error) && !td->o.error_dump)
                return;
 
-       log_err("fio: io_u error");
-
-       if (io_u->file)
-               log_err(" on file %s", io_u->file->file_name);
+       log_err("fio: io_u error%s%s: %s: %s offset=%llu, buflen=%lu\n",
+               io_u->file ? " on file " : "",
+               io_u->file ? io_u->file->file_name : "",
+               strerror(io_u->error),
+               io_ddir_name(io_u->ddir),
+               io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
 
-       log_err(": %s\n", strerror(io_u->error));
+       if (td->io_ops->errdetails) {
+               char *err = td->io_ops->errdetails(io_u);
 
-       log_err("     %s offset=%llu, buflen=%lu\n", msg[io_u->ddir],
-                                       io_u->offset, io_u->xfer_buflen);
+               log_err("fio: %s\n", err);
+               free(err);
+       }
 
        if (!td->error)
                td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 }
 
-static inline int gtod_reduce(struct thread_data *td)
+void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       __io_u_log_error(td, io_u);
+       if (td->parent)
+               __io_u_log_error(td->parent, io_u);
+}
+
+static inline bool gtod_reduce(struct thread_data *td)
 {
-       return td->o.disable_clat && td->o.disable_lat && td->o.disable_slat
-               && td->o.disable_bw;
+       return (td->o.disable_clat && td->o.disable_slat && td->o.disable_bw)
+                       || td->o.gtod_reduce;
 }
 
 static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                                  struct io_completion_data *icd,
                                  const enum fio_ddir idx, unsigned int bytes)
 {
+       const int no_reduce = !gtod_reduce(td);
        unsigned long lusec = 0;
 
-       if (!gtod_reduce(td))
+       if (td->parent)
+               td = td->parent;
+
+       if (no_reduce)
                lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
 
        if (!td->o.disable_lat) {
@@ -1592,31 +1718,53 @@ static void account_io_completion(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        if (!td->o.disable_bw)
                add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
 
-       if (!gtod_reduce(td))
+       if (no_reduce)
                add_iops_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
+
+       if (td->ts.nr_block_infos && io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
+               uint32_t *info = io_u_block_info(td, io_u);
+               if (BLOCK_INFO_STATE(*info) < BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE) {
+                       if (io_u->ddir == DDIR_TRIM) {
+                               *info = BLOCK_INFO(BLOCK_STATE_TRIMMED,
+                                               BLOCK_INFO_TRIMS(*info) + 1);
+                       } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
+                               *info = BLOCK_INFO_SET_STATE(BLOCK_STATE_WRITTEN,
+                                                               *info);
+                       }
+               }
+       }
 }
 
-static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
+static void file_log_write_comp(const struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                               uint64_t offset, unsigned int bytes)
 {
-       uint64_t secs, remainder, bps, bytes;
+       int idx;
+
+       if (f->first_write == -1ULL || offset < f->first_write)
+               f->first_write = offset;
+       if (f->last_write == -1ULL || ((offset + bytes) > f->last_write))
+               f->last_write = offset + bytes;
+
+       if (!f->last_write_comp)
+               return;
 
-       bytes = td->this_io_bytes[ddir];
-       bps = td->rate_bps[ddir];
-       secs = bytes / bps;
-       remainder = bytes % bps;
-       return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
+       idx = f->last_write_idx++;
+       f->last_write_comp[idx] = offset;
+       if (f->last_write_idx == td->o.iodepth)
+               f->last_write_idx = 0;
 }
 
-static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr,
                         struct io_completion_data *icd)
 {
-       struct fio_file *f;
+       struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
+       enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
+       struct fio_file *f = io_u->file;
 
        dprint_io_u(io_u, "io complete");
 
-       td_io_u_lock(td);
        assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
-       io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
+       io_u_clear(io_u, IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
 
        /*
         * Mark IO ok to verify
@@ -1633,11 +1781,8 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                }
        }
 
-       td_io_u_unlock(td);
-
-       if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
+       if (ddir_sync(ddir)) {
                td->last_was_sync = 1;
-               f = io_u->file;
                if (f) {
                        f->first_write = -1ULL;
                        f->last_write = -1ULL;
@@ -1646,52 +1791,31 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        }
 
        td->last_was_sync = 0;
-       td->last_ddir = io_u->ddir;
+       td->last_ddir = ddir;
 
-       if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
+       if (!io_u->error && ddir_rw(ddir)) {
                unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
-               const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
-               const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
                int ret;
 
-               td->io_blocks[idx]++;
-               td->this_io_blocks[idx]++;
-               td->io_bytes[idx] += bytes;
+               td->io_blocks[ddir]++;
+               td->this_io_blocks[ddir]++;
+               td->io_bytes[ddir] += bytes;
 
                if (!(io_u->flags & IO_U_F_VER_LIST))
-                       td->this_io_bytes[idx] += bytes;
-
-               if (idx == DDIR_WRITE) {
-                       f = io_u->file;
-                       if (f) {
-                               if (f->first_write == -1ULL ||
-                                   io_u->offset < f->first_write)
-                                       f->first_write = io_u->offset;
-                               if (f->last_write == -1ULL ||
-                                   ((io_u->offset + bytes) > f->last_write))
-                                       f->last_write = io_u->offset + bytes;
-                       }
-               }
+                       td->this_io_bytes[ddir] += bytes;
 
-               if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
-                                          td->runstate == TD_VERIFYING)) {
-                       account_io_completion(td, io_u, icd, idx, bytes);
+               if (ddir == DDIR_WRITE && f)
+                       file_log_write_comp(td, f, io_u->offset, bytes);
 
-                       if (__should_check_rate(td, idx)) {
-                               td->rate_pending_usleep[idx] =
-                                       (usec_for_io(td, idx) -
-                                        utime_since_now(&td->start));
-                       }
-                       if (idx != DDIR_TRIM && __should_check_rate(td, odx))
-                               td->rate_pending_usleep[odx] =
-                                       (usec_for_io(td, odx) -
-                                        utime_since_now(&td->start));
-               }
+               if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
+                                          td->runstate == TD_VERIFYING))
+                       account_io_completion(td, io_u, icd, ddir, bytes);
 
-               icd->bytes_done[idx] += bytes;
+               icd->bytes_done[ddir] += bytes;
 
                if (io_u->end_io) {
-                       ret = io_u->end_io(td, io_u);
+                       ret = io_u->end_io(td, io_u_ptr);
+                       io_u = *io_u_ptr;
                        if (ret && !icd->error)
                                icd->error = ret;
                }
@@ -1700,9 +1824,11 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                io_u_log_error(td, io_u);
        }
        if (icd->error) {
-               enum error_type_bit eb = td_error_type(io_u->ddir, icd->error);
+               enum error_type_bit eb = td_error_type(ddir, icd->error);
+
                if (!td_non_fatal_error(td, eb, icd->error))
                        return;
+
                /*
                 * If there is a non_fatal error, then add to the error count
                 * and clear all the errors.
@@ -1710,7 +1836,8 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                update_error_count(td, icd->error);
                td_clear_error(td);
                icd->error = 0;
-               io_u->error = 0;
+               if (io_u)
+                       io_u->error = 0;
        }
 }
 
@@ -1738,9 +1865,9 @@ static void ios_completed(struct thread_data *td,
        for (i = 0; i < icd->nr; i++) {
                io_u = td->io_ops->event(td, i);
 
-               io_completed(td, io_u, icd);
+               io_completed(td, &io_u, icd);
 
-               if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
+               if (io_u)
                        put_io_u(td, io_u);
        }
 }
@@ -1748,15 +1875,15 @@ static void ios_completed(struct thread_data *td,
 /*
  * Complete a single io_u for the sync engines.
  */
-int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
-                      uint64_t *bytes)
+int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        struct io_completion_data icd;
+       int ddir;
 
        init_icd(td, &icd, 1);
-       io_completed(td, io_u, &icd);
+       io_completed(td, &io_u, &icd);
 
-       if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
+       if (io_u)
                put_io_u(td, io_u);
 
        if (icd.error) {
@@ -1764,12 +1891,8 @@ int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                return -1;
        }
 
-       if (bytes) {
-               int ddir;
-
-               for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
-                       bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
-       }
+       for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
+               td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
 
        return 0;
 }
@@ -1777,20 +1900,23 @@ int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 /*
  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
  */
-int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
-                        uint64_t *bytes)
+int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
 {
        struct io_completion_data icd;
        struct timespec *tvp = NULL;
-       int ret;
+       int ret, ddir;
        struct timespec ts = { .tv_sec = 0, .tv_nsec = 0, };
 
        dprint(FD_IO, "io_u_queued_completed: min=%d\n", min_evts);
 
        if (!min_evts)
                tvp = &ts;
+       else if (min_evts > td->cur_depth)
+               min_evts = td->cur_depth;
 
-       ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete, tvp);
+       /* No worries, td_io_getevents fixes min and max if they are
+        * set incorrectly */
+       ret = td_io_getevents(td, min_evts, td->o.iodepth_batch_complete_max, tvp);
        if (ret < 0) {
                td_verror(td, -ret, "td_io_getevents");
                return ret;
@@ -1804,14 +1930,10 @@ int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
                return -1;
        }
 
-       if (bytes) {
-               int ddir;
-
-               for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
-                       bytes[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
-       }
+       for (ddir = DDIR_READ; ddir < DDIR_RWDIR_CNT; ddir++)
+               td->bytes_done[ddir] += icd.bytes_done[ddir];
 
-       return 0;
+       return ret;
 }
 
 /*
@@ -1823,32 +1945,84 @@ void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                unsigned long slat_time;
 
                slat_time = utime_since(&io_u->start_time, &io_u->issue_time);
+
+               if (td->parent)
+                       td = td->parent;
+
                add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen,
                                io_u->offset);
        }
 }
 
+/*
+ * See if we should reuse the last seed, if dedupe is enabled
+ */
+static struct frand_state *get_buf_state(struct thread_data *td)
+{
+       unsigned int v;
+
+       if (!td->o.dedupe_percentage)
+               return &td->buf_state;
+       else if (td->o.dedupe_percentage == 100) {
+               frand_copy(&td->buf_state_prev, &td->buf_state);
+               return &td->buf_state;
+       }
+
+       v = rand32_between(&td->dedupe_state, 1, 100);
+
+       if (v <= td->o.dedupe_percentage)
+               return &td->buf_state_prev;
+
+       return &td->buf_state;
+}
+
+static void save_buf_state(struct thread_data *td, struct frand_state *rs)
+{
+       if (td->o.dedupe_percentage == 100)
+               frand_copy(rs, &td->buf_state_prev);
+       else if (rs == &td->buf_state)
+               frand_copy(&td->buf_state_prev, rs);
+}
+
 void fill_io_buffer(struct thread_data *td, void *buf, unsigned int min_write,
                    unsigned int max_bs)
 {
-       if (td->o.buffer_pattern_bytes)
-               fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
-       else if (!td->o.zero_buffers) {
+       struct thread_options *o = &td->o;
+
+       if (o->compress_percentage || o->dedupe_percentage) {
                unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
+               struct frand_state *rs;
+               unsigned int left = max_bs;
+               unsigned int this_write;
 
-               if (perc) {
-                       unsigned int seg = min_write;
+               do {
+                       rs = get_buf_state(td);
 
-                       seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
-                       if (!seg)
-                               seg = min_write;
+                       min_write = min(min_write, left);
 
-                       fill_random_buf_percentage(&td->buf_state, buf,
-                                               perc, seg, max_bs);
-               } else
-                       fill_random_buf(&td->buf_state, buf, max_bs);
-       } else
+                       if (perc) {
+                               this_write = min_not_zero(min_write,
+                                                       td->o.compress_chunk);
+
+                               fill_random_buf_percentage(rs, buf, perc,
+                                       this_write, this_write,
+                                       o->buffer_pattern,
+                                       o->buffer_pattern_bytes);
+                       } else {
+                               fill_random_buf(rs, buf, min_write);
+                               this_write = min_write;
+                       }
+
+                       buf += this_write;
+                       left -= this_write;
+                       save_buf_state(td, rs);
+               } while (left);
+       } else if (o->buffer_pattern_bytes)
+               fill_buffer_pattern(td, buf, max_bs);
+       else if (o->zero_buffers)
                memset(buf, 0, max_bs);
+       else
+               fill_random_buf(get_buf_state(td), buf, max_bs);
 }
 
 /*