First step at speeding up io_u rand refill
[fio.git] / io_u.c
diff --git a/io_u.c b/io_u.c
index 47c02e0ad135dea4da458da5e0116084dd7885d7..4d3116b7fd4fc0901f4419e8690270c2c18a2d43 100644 (file)
--- a/io_u.c
+++ b/io_u.c
@@ -7,6 +7,8 @@
 
 #include "fio.h"
 #include "hash.h"
+#include "verify.h"
+#include "lib/rand.h"
 
 struct io_completion_data {
        int nr;                         /* input */
@@ -186,7 +188,7 @@ static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  * until we find a free one. For sequential io, just return the end of
  * the last io issued.
  */
-static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        struct fio_file *f = io_u->file;
        unsigned long long b;
@@ -230,12 +232,17 @@ static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        return 0;
 }
 
-static inline int is_power_of_2(unsigned int val)
+static int get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
+       struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
+
+       if (ops->fill_io_u_off)
+               return ops->fill_io_u_off(td, io_u);
+
+       return __get_next_offset(td, io_u);
 }
 
-static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        const int ddir = io_u->ddir;
        unsigned int uninitialized_var(buflen);
@@ -280,6 +287,16 @@ static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        return buflen;
 }
 
+static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
+
+       if (ops->fill_io_u_size)
+               return ops->fill_io_u_size(td, io_u);
+
+       return __get_next_buflen(td, io_u);
+}
+
 static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 {
        unsigned int diff;
@@ -306,6 +323,53 @@ static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
        return DDIR_WRITE;
 }
 
+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;
+
+       if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
+               return ddir;
+
+       /*
+        * We have too much pending sleep in this direction. See if we
+        * should switch.
+        */
+       if (td_rw(td)) {
+               /*
+                * Other direction does not have too much pending, switch
+                */
+               if (td->rate_pending_usleep[odir] < 100000)
+                       return odir;
+
+               /*
+                * Both directions have pending sleep. Sleep the minimum time
+                * and deduct from both.
+                */
+               if (td->rate_pending_usleep[ddir] <=
+                       td->rate_pending_usleep[odir]) {
+                       usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
+               } else {
+                       usec = td->rate_pending_usleep[odir];
+                       ddir = odir;
+               }
+       } else
+               usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
+
+       fio_gettime(&t, NULL);
+       usec_sleep(td, usec);
+       usec = utime_since_now(&t);
+
+       td->rate_pending_usleep[ddir] -= usec;
+
+       odir = ddir ^ 1;
+       if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
+               td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
+
+       return ddir;
+}
+
 /*
  * Return the data direction for the next io_u. If the job is a
  * mixed read/write workload, check the rwmix cycle and switch if
@@ -313,44 +377,60 @@ static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
  */
 static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
 {
+       enum fio_ddir ddir;
+
+       /*
+        * see if it's time to fsync
+        */
+       if (td->o.fsync_blocks &&
+          !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
+            td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
+               return DDIR_SYNC;
+
+       /*
+        * see if it's time to fdatasync
+        */
+       if (td->o.fdatasync_blocks &&
+          !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fdatasync_blocks) &&
+            td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
+               return DDIR_DATASYNC;
+
+       /*
+        * see if it's time to sync_file_range
+        */
+       if (td->sync_file_range_nr &&
+          !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->sync_file_range_nr) &&
+            td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td))
+               return DDIR_SYNC_FILE_RANGE;
+
        if (td_rw(td)) {
                /*
                 * Check if it's time to seed a new data direction.
                 */
                if (td->io_issues[td->rwmix_ddir] >= td->rwmix_issues) {
-                       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;
-                                       fio_gettime(&td->rw_end[ddir], NULL);
-                               }
-
-                               ddir ^= 1;
-                       }
 
                        if (ddir != td->rwmix_ddir)
                                set_rwmix_bytes(td);
 
                        td->rwmix_ddir = ddir;
                }
-               return td->rwmix_ddir;
+               ddir = td->rwmix_ddir;
        } else if (td_read(td))
-               return DDIR_READ;
+               ddir = DDIR_READ;
        else
-               return DDIR_WRITE;
+               ddir = DDIR_WRITE;
+
+       td->rwmix_ddir = rate_ddir(td, ddir);
+       return td->rwmix_ddir;
 }
 
-static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
        int ret = put_file(td, f);
 
@@ -360,16 +440,27 @@ static 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)
 {
-       assert((io_u->flags & IO_U_F_FREE) == 0);
+       td_io_u_lock(td);
+
        io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
+       io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
 
        if (io_u->file)
                put_file_log(td, io_u->file);
 
        io_u->file = NULL;
-       flist_del(&io_u->list);
+       if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
+               td->cur_depth--;
+       flist_del_init(&io_u->list);
        flist_add(&io_u->list, &td->io_u_freelist);
-       td->cur_depth--;
+       td_io_u_unlock(td);
+       td_io_u_free_notify(td);
+}
+
+void clear_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
+       put_io_u(td, io_u);
 }
 
 void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
@@ -378,15 +469,18 @@ void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
 
        dprint(FD_IO, "requeue %p\n", __io_u);
 
+       td_io_u_lock(td);
+
        __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
-       if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && (__io_u->ddir != DDIR_SYNC))
+       if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && !ddir_sync(__io_u->ddir))
                td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 
        __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
-
+       if (__io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH)
+               td->cur_depth--;
        flist_del(&__io_u->list);
        flist_add_tail(&__io_u->list, &td->io_u_requeues);
-       td->cur_depth--;
+       td_io_u_unlock(td);
        *io_u = NULL;
 }
 
@@ -395,17 +489,13 @@ static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
                goto out;
 
+       io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
+
        /*
-        * see if it's time to sync
+        * fsync() or fdatasync(), we are done
         */
-       if (td->o.fsync_blocks &&
-          !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.fsync_blocks) &&
-            td->io_issues[DDIR_WRITE] && should_fsync(td)) {
-               io_u->ddir = DDIR_SYNC;
+       if (ddir_sync(io_u->ddir))
                goto out;
-       }
-
-       io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
 
        /*
         * See if it's time to switch to a new zone
@@ -621,8 +711,9 @@ static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 /*
  * Get next file to service by choosing one at random
  */
-static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
-                                          int badf)
+static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
+                                          enum fio_file_flags goodf,
+                                          enum fio_file_flags badf)
 {
        struct fio_file *f;
        int fno;
@@ -634,10 +725,10 @@ static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td, int goodf,
                fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
                        * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
                f = td->files[fno];
-               if (f->flags & FIO_FILE_DONE)
+               if (fio_file_done(f))
                        continue;
 
-               if (!(f->flags & FIO_FILE_OPEN)) {
+               if (!fio_file_open(f)) {
                        int err;
 
                        err = td_io_open_file(td, f);
@@ -674,12 +765,12 @@ static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
                        td->next_file = 0;
 
                dprint(FD_FILE, "trying file %s %x\n", f->file_name, f->flags);
-               if (f->flags & FIO_FILE_DONE) {
+               if (fio_file_done(f)) {
                        f = NULL;
                        continue;
                }
 
-               if (!(f->flags & FIO_FILE_OPEN)) {
+               if (!fio_file_open(f)) {
                        int err;
 
                        err = td_io_open_file(td, f);
@@ -692,7 +783,8 @@ static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
                        opened = 1;
                }
 
-               dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf, f->flags);
+               dprint(FD_FILE, "goodf=%x, badf=%x, ff=%x\n", goodf, badf,
+                                                               f->flags);
                if ((!goodf || (f->flags & goodf)) && !(f->flags & badf))
                        break;
 
@@ -706,7 +798,7 @@ static struct fio_file *get_next_file_rr(struct thread_data *td, int goodf,
        return f;
 }
 
-static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
+static struct fio_file *__get_next_file(struct thread_data *td)
 {
        struct fio_file *f;
 
@@ -721,7 +813,7 @@ static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
        }
 
        f = td->file_service_file;
-       if (f && (f->flags & FIO_FILE_OPEN) && !(f->flags & FIO_FILE_CLOSING)) {
+       if (f && fio_file_open(f) && !fio_file_closing(f)) {
                if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
                        goto out;
                if (td->file_service_left--)
@@ -730,9 +822,9 @@ static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
 
        if (td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_RR ||
            td->o.file_service_type == FIO_FSERVICE_SEQ)
-               f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
+               f = get_next_file_rr(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
        else
-               f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_OPEN, FIO_FILE_CLOSING);
+               f = get_next_file_rand(td, FIO_FILE_open, FIO_FILE_closing);
 
        td->file_service_file = f;
        td->file_service_left = td->file_service_nr - 1;
@@ -741,6 +833,16 @@ out:
        return f;
 }
 
+static struct fio_file *get_next_file(struct thread_data *td)
+{
+       struct prof_io_ops *ops = &td->prof_io_ops;
+
+       if (ops->get_next_file)
+               return ops->get_next_file(td);
+
+       return __get_next_file(td);
+}
+
 static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
        struct fio_file *f;
@@ -759,9 +861,10 @@ static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                put_file_log(td, f);
                td_io_close_file(td, f);
                io_u->file = NULL;
-               f->flags |= FIO_FILE_DONE;
+               fio_file_set_done(f);
                td->nr_done_files++;
-               dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name, td->nr_done_files, td->o.nr_files);
+               dprint(FD_FILE, "%s: is done (%d of %d)\n", f->file_name,
+                                       td->nr_done_files, td->o.nr_files);
        } while (1);
 
        return 0;
@@ -772,6 +875,9 @@ struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 {
        struct io_u *io_u = NULL;
 
+       td_io_u_lock(td);
+
+again:
        if (!flist_empty(&td->io_u_requeues))
                io_u = flist_entry(td->io_u_requeues.next, struct io_u, list);
        else if (!queue_full(td)) {
@@ -785,14 +891,23 @@ struct io_u *__get_io_u(struct thread_data *td)
 
        if (io_u) {
                assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
-               io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE;
+               io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
 
                io_u->error = 0;
                flist_del(&io_u->list);
                flist_add(&io_u->list, &td->io_u_busylist);
                td->cur_depth++;
+               io_u->flags |= IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
+       } else if (td->o.verify_async) {
+               /*
+                * We ran out, wait for async verify threads to finish and
+                * return one
+                */
+               pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
+               goto again;
        }
 
+       td_io_u_unlock(td);
        return io_u;
 }
 
@@ -829,9 +944,9 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
        }
 
        f = io_u->file;
-       assert(f->flags & FIO_FILE_OPEN);
+       assert(fio_file_open(f));
 
-       if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
+       if (!ddir_sync(io_u->ddir)) {
                if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
                        dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
                        goto err_put;
@@ -889,14 +1004,22 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
         * initialized, silence that warning.
         */
        unsigned long uninitialized_var(usec);
+       struct fio_file *f;
 
        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;
+       td_io_u_unlock(td);
 
-       if (io_u->ddir == DDIR_SYNC) {
+       if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
                td->last_was_sync = 1;
+               f = io_u->file;
+               if (f) {
+                       f->first_write = -1ULL;
+                       f->last_write = -1ULL;
+               }
                return;
        }
 
@@ -905,23 +1028,49 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        if (!io_u->error) {
                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->io_bytes[idx] += bytes;
                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;
+                       }
+               }
+
                if (ramp_time_over(td)) {
+                       unsigned long uninitialized_var(lusec);
+
                        if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
-                               usec = utime_since(&io_u->issue_time,
+                               lusec = utime_since(&io_u->issue_time,
                                                        &icd->time);
 
                        if (!td->o.disable_clat) {
-                               add_clat_sample(td, idx, usec, bytes);
-                               io_u_mark_latency(td, usec);
+                               add_clat_sample(td, idx, lusec, bytes);
+                               io_u_mark_latency(td, lusec);
                        }
                        if (!td->o.disable_bw)
                                add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
+                       if (__should_check_rate(td, idx)) {
+                               td->rate_pending_usleep[idx] =
+                                       ((td->this_io_bytes[idx] *
+                                         td->rate_nsec_cycle[idx]) / 1000 -
+                                        utime_since_now(&td->start));
+                       }
+                       if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
+                               td->rate_pending_usleep[odx] =
+                                       ((td->this_io_bytes[odx] *
+                                         td->rate_nsec_cycle[odx]) / 1000 -
+                                        utime_since_now(&td->start));
                }
 
                if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
@@ -940,6 +1089,17 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                icd->error = io_u->error;
                io_u_log_error(td, io_u);
        }
+       if (td->o.continue_on_error && icd->error &&
+           td_non_fatal_error(icd->error)) {
+               /*
+                * If there is a non_fatal error, then add to the error count
+                * and clear all the errors.
+                */
+               update_error_count(td, icd->error);
+               td_clear_error(td);
+               icd->error = 0;
+               io_u->error = 0;
+       }
 }
 
 static void init_icd(struct thread_data *td, struct io_completion_data *icd,
@@ -964,32 +1124,44 @@ static void ios_completed(struct thread_data *td,
                io_u = td->io_ops->event(td, i);
 
                io_completed(td, io_u, icd);
-               put_io_u(td, io_u);
+
+               if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
+                       put_io_u(td, io_u);
        }
 }
 
 /*
  * Complete a single io_u for the sync engines.
  */
-long io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                      unsigned long *bytes)
 {
        struct io_completion_data icd;
 
        init_icd(td, &icd, 1);
        io_completed(td, io_u, &icd);
-       put_io_u(td, io_u);
 
-       if (!icd.error)
-               return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
+       if (!(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
+               put_io_u(td, io_u);
+
+       if (icd.error) {
+               td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
+               return -1;
+       }
+
+       if (bytes) {
+               bytes[0] += icd.bytes_done[0];
+               bytes[1] += icd.bytes_done[1];
+       }
 
-       td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
-       return -1;
+       return 0;
 }
 
 /*
  * Called to complete min_events number of io for the async engines.
  */
-long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
+int io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts,
+                        unsigned long *bytes)
 {
        struct io_completion_data icd;
        struct timespec *tvp = NULL;
@@ -1010,11 +1182,17 @@ long io_u_queued_complete(struct thread_data *td, int min_evts)
 
        init_icd(td, &icd, ret);
        ios_completed(td, &icd);
-       if (!icd.error)
-               return icd.bytes_done[0] + icd.bytes_done[1];
+       if (icd.error) {
+               td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
+               return -1;
+       }
 
-       td_verror(td, icd.error, "io_u_queued_complete");
-       return -1;
+       if (bytes) {
+               bytes[0] += icd.bytes_done[0];
+               bytes[1] += icd.bytes_done[1];
+       }
+
+       return 0;
 }
 
 /*
@@ -1026,7 +1204,7 @@ 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);
-               add_slat_sample(td, io_u->ddir, io_u->xfer_buflen, slat_time);
+               add_slat_sample(td, io_u->ddir, slat_time, io_u->xfer_buflen);
        }
 }
 
@@ -1040,7 +1218,7 @@ void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 
        if (!td->o.zero_buffers) {
                while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
-                       *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
+                       *ptr = __rand(&__fio_rand_state);
                        ptr++;
                }
        } else