Enlarge probe version field
[fio.git] / io_u.c
diff --git a/io_u.c b/io_u.c
index 72f5ff2..6646332 100644 (file)
--- a/io_u.c
+++ b/io_u.c
@@ -8,6 +8,8 @@
 #include "fio.h"
 #include "hash.h"
 #include "verify.h"
+#include "trim.h"
+#include "lib/rand.h"
 
 struct io_completion_data {
        int nr;                         /* input */
@@ -28,7 +30,7 @@ static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
 
        dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
 
-       return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
+       return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
 }
 
 /*
@@ -40,24 +42,27 @@ static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        struct fio_file *f = io_u->file;
        unsigned long long block;
        unsigned int blocks, nr_blocks;
+       int busy_check;
 
        block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
        nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
        blocks = 0;
+       busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
 
        while (nr_blocks) {
-               unsigned int this_blocks, mask;
                unsigned int idx, bit;
+               unsigned long mask, this_blocks;
 
                /*
                 * 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(f, block)) {
-                       if (!blocks)
-                               blocks = 1;
+               if (!busy_check) {
+                       blocks = nr_blocks;
                        break;
                }
+               if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
+                       break;
 
                idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
                bit = RAND_MAP_BIT(f, block);
@@ -68,10 +73,20 @@ static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                if (this_blocks + bit > BLOCKS_PER_MAP)
                        this_blocks = BLOCKS_PER_MAP - bit;
 
-               if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
-                       mask = -1U;
-               else
-                       mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
+               do {
+                       if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
+                               mask = -1UL;
+                       else
+                               mask = ((1UL << this_blocks) - 1) << bit;
+       
+                       if (!(f->file_map[idx] & mask))
+                               break;
+
+                       this_blocks--;
+               } while (this_blocks);
+
+               if (!this_blocks)
+                       break;
 
                f->file_map[idx] |= mask;
                nr_blocks -= this_blocks;
@@ -89,6 +104,8 @@ static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        unsigned long long max_blocks;
        unsigned long long max_size;
 
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
        /*
         * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
         */
@@ -96,6 +113,9 @@ static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        if (max_size > f->real_file_size)
                max_size = f->real_file_size;
 
+       if (td->o.zone_range)
+               max_size = td->o.zone_range;
+
        max_blocks = max_size / (unsigned long long) td->o.ba[ddir];
        if (!max_blocks)
                return 0;
@@ -109,22 +129,27 @@ static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 {
-       unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
+       unsigned long long block, min_bs = td->o.rw_min_bs, lastb;
        int i;
 
+       lastb = last_block(td, f, ddir);
+       if (!lastb)
+               return 1;
+
        i = f->last_free_lookup;
-       *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
-       while ((*b) * min_bs < f->real_file_size &&
-               (*b) * min_bs < f->io_size) {
-               if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
-                       *b += ffz(f->file_map[i]);
-                       if (*b > last_block(td, f, ddir))
+       block = i * BLOCKS_PER_MAP;
+       while (block * min_bs < f->real_file_size &&
+               block * min_bs < f->io_size) {
+               if (f->file_map[i] != -1UL) {
+                       block += ffz(f->file_map[i]);
+                       if (block > lastb)
                                break;
                        f->last_free_lookup = i;
+                       *b = block;
                        return 0;
                }
 
-               *b += BLOCKS_PER_MAP;
+               block += BLOCKS_PER_MAP;
                i++;
        }
 
@@ -135,31 +160,47 @@ static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 {
-       unsigned long long r;
+       unsigned long long rmax, r, lastb;
        int loops = 5;
 
+       lastb = last_block(td, f, ddir);
+       if (!lastb)
+               return 1;
+
+       if (f->failed_rands >= 200)
+               goto ffz;
+
+       rmax = td->o.use_os_rand ? OS_RAND_MAX : FRAND_MAX;
        do {
-               r = os_random_long(&td->random_state);
+               if (td->o.use_os_rand)
+                       r = os_random_long(&td->random_state);
+               else
+                       r = __rand(&td->__random_state);
+
+               *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) rmax + 1.0));
+
                dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
-               *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
-                       * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
+
 
                /*
                 * if we are not maintaining a random map, we are done.
                 */
                if (!file_randommap(td, f))
-                       return 0;
+                       goto ret_good;
 
                /*
                 * calculate map offset and check if it's free
                 */
                if (random_map_free(f, *b))
-                       return 0;
+                       goto ret_good;
 
                dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
                                                                        *b);
        } while (--loops);
 
+       if (!f->failed_rands++)
+               f->last_free_lookup = 0;
+
        /*
         * 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
@@ -168,18 +209,120 @@ static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        loops = 10;
        do {
                f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
-                                       (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
+                                       (r / ((unsigned long long) rmax + 1.0));
                if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
-                       return 0;
+                       goto ret;
 
-               r = os_random_long(&td->random_state);
+               if (td->o.use_os_rand)
+                       r = os_random_long(&td->random_state);
+               else
+                       r = __rand(&td->__random_state);
        } while (--loops);
 
        /*
         * that didn't work either, try exhaustive search from the start
         */
        f->last_free_lookup = 0;
+ffz:
+       if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
+               return 0;
+       f->last_free_lookup = 0;
        return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
+ret_good:
+       f->failed_rands = 0;
+ret:
+       return 0;
+}
+
+static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                              enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
+{
+       if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
+               return 0;
+
+       if (td->o.time_based) {
+               fio_file_reset(f);
+               if (!get_next_rand_offset(td, f, ddir, b))
+                       return 0;
+       }
+
+       dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
+                       f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
+       return 1;
+}
+
+static int get_next_seq_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                              enum fio_ddir ddir, unsigned long long *offset)
+{
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
+       if (f->last_pos >= f->io_size && td->o.time_based)
+               f->last_pos = f->last_pos - f->io_size;
+
+       if (f->last_pos < f->real_file_size) {
+               unsigned long long pos;
+
+               if (f->last_pos == f->file_offset && td->o.ddir_seq_add < 0)
+                       f->last_pos = f->real_file_size;
+
+               pos = f->last_pos - f->file_offset;
+               if (pos)
+                       pos += td->o.ddir_seq_add;
+
+               *offset = pos;
+               return 0;
+       }
+
+       return 1;
+}
+
+static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                         enum fio_ddir ddir, int rw_seq)
+{
+       struct fio_file *f = io_u->file;
+       unsigned long long b, offset;
+       int ret;
+
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
+       b = offset = -1ULL;
+
+       if (rw_seq) {
+               if (td_random(td))
+                       ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
+               else
+                       ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
+       } else {
+               io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
+
+               if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
+                       ret = get_next_seq_offset(td, f, ddir, &offset);
+                       if (ret)
+                               ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, &b);
+               } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
+                       if (f->last_start != -1ULL)
+                               offset = f->last_start - f->file_offset;
+                       else
+                               offset = 0;
+                       ret = 0;
+               } else {
+                       log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
+                       ret = 1;
+               }
+       }
+       
+       if (!ret) {
+               if (offset != -1ULL)
+                       io_u->offset = offset;
+               else if (b != -1ULL)
+                       io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
+               else {
+                       log_err("fio: bug in offset generation\n");
+                       ret = 1;
+               }
+       }
+
+       return ret;
 }
 
 /*
@@ -187,34 +330,22 @@ 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;
        enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
+       int rw_seq_hit = 0;
 
-       if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
-               td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
+       assert(ddir_rw(ddir));
 
-               if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b)) {
-                       dprint(FD_IO, "%s: getting rand offset failed\n",
-                               f->file_name);
-                       return 1;
-               }
-       } else {
-               if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
-                       if (!td_random(td) ||
-                            get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b)) {
-                               dprint(FD_IO, "%s: pos %llu > size %llu\n",
-                                               f->file_name, f->last_pos,
-                                               f->real_file_size);
-                               return 1;
-                       }
-               } else
-                       b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
+       if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
+               rw_seq_hit = 1;
+               td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
        }
 
-       io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
+       if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit))
+               return 1;
+
        if (io_u->offset >= f->io_size) {
                dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
                                        io_u->offset, f->io_size);
@@ -231,28 +362,59 @@ 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)
+{
+       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 inline int io_u_fits(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                           unsigned int buflen)
 {
-       return (val != 0 && ((val & (val - 1)) == 0));
+       struct fio_file *f = io_u->file;
+
+       return io_u->offset + buflen <= f->io_size + td->o.start_offset;
 }
 
-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);
        unsigned int minbs, maxbs;
-       long r;
+       unsigned long r, rand_max;
+
+       assert(ddir_rw(ddir));
 
        minbs = td->o.min_bs[ddir];
        maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 
        if (minbs == maxbs)
-               buflen = minbs;
-       else {
-               r = os_random_long(&td->bsrange_state);
+               return minbs;
+
+       /*
+        * If we can't satisfy the min block size from here, then fail
+        */
+       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;
+
+       do {
+               if (td->o.use_os_rand)
+                       r = os_random_long(&td->bsrange_state);
+               else
+                       r = __rand(&td->__bsrange_state);
+
                if (!td->o.bssplit_nr[ddir]) {
                        buflen = 1 + (unsigned int) ((double) maxbs *
-                                       (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
+                                       (r / (rand_max + 1.0)));
                        if (buflen < minbs)
                                buflen = minbs;
                } else {
@@ -264,23 +426,30 @@ static unsigned int get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 
                                buflen = bsp->bs;
                                perc += bsp->perc;
-                               if (r <= ((OS_RAND_MAX / 100L) * perc))
+                               if ((r <= ((rand_max / 100L) * perc)) &&
+                                   io_u_fits(td, io_u, buflen))
                                        break;
                        }
                }
+
                if (!td->o.bs_unaligned && is_power_of_2(minbs))
                        buflen = (buflen + minbs - 1) & ~(minbs - 1);
-       }
 
-       if (io_u->offset + buflen > io_u->file->real_file_size) {
-               dprint(FD_IO, "lower buflen %u -> %u (ddir=%d)\n", buflen,
-                                               minbs, ddir);
-               buflen = minbs;
-       }
+       } while (!io_u_fits(td, io_u, buflen));
 
        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;
@@ -297,10 +466,16 @@ static void set_rwmix_bytes(struct thread_data *td)
 static inline enum fio_ddir get_rand_ddir(struct thread_data *td)
 {
        unsigned int v;
-       long r;
+       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)));
+       }
 
-       r = os_random_long(&td->rwmix_state);
-       v = 1 + (int) (100.0 * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
        if (v <= td->o.rwmix[DDIR_READ])
                return DDIR_READ;
 
@@ -313,6 +488,8 @@ static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
        struct timeval t;
        long usec;
 
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
        if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
                return ddir;
 
@@ -341,6 +518,21 @@ static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
        } else
                usec = td->rate_pending_usleep[ddir];
 
+       /*
+        * We are going to sleep, ensure that we flush anything pending as
+        * not to skew our latency numbers.
+        *
+        * Changed to only monitor 'in flight' requests here instead of the
+        * td->cur_depth, b/c td->cur_depth does not accurately represent
+        * io's that have been actually submitted to an async engine,
+        * and cur_depth is meaningless for sync engines.
+        */
+       if (td->io_u_in_flight) {
+               int fio_unused ret;
+
+               ret = io_u_queued_complete(td, td->io_u_in_flight, NULL);
+       }
+
        fio_gettime(&t, NULL);
        usec_sleep(td, usec);
        usec = utime_since_now(&t);
@@ -350,7 +542,7 @@ static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
        odir = ddir ^ 1;
        if (td_rw(td) && __should_check_rate(td, odir))
                td->rate_pending_usleep[odir] -= usec;
-       
+
        return ddir;
 }
 
@@ -363,6 +555,30 @@ 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.
@@ -390,7 +606,18 @@ static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
        return td->rwmix_ddir;
 }
 
-static void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
+
+       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;
+}
+
+void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
        int ret = put_file(td, f);
 
@@ -400,16 +627,26 @@ 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);
-       io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
+       td_io_u_lock(td);
 
-       if (io_u->file)
+       if (io_u->file && !(io_u->flags & IO_U_F_FREE_DEF))
                put_file_log(td, io_u->file);
-
        io_u->file = NULL;
-       flist_del(&io_u->list);
+       io_u->flags &= ~IO_U_F_FREE_DEF;
+       io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
+
+       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)
@@ -418,15 +655,18 @@ 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_rw(__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;
 }
 
@@ -435,24 +675,21 @@ static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
                goto out;
 
+       set_rw_ddir(td, io_u);
+
        /*
-        * see if it's time to sync
+        * fsync() or fdatasync() or trim etc, 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_rw(io_u->ddir))
                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) {
+       if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size && td->o.zone_skip) {
                td->zone_bytes = 0;
-               io_u->file->last_pos += td->o.zone_skip;
+               io_u->file->file_offset += td->o.zone_range + td->o.zone_skip;
+               io_u->file->last_pos = io_u->file->file_offset;
                td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
        }
 
@@ -496,31 +733,31 @@ out:
 
 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        switch (nr) {
        default:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 33 ... 64:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 17 ... 32:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 9 ... 16:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 5 ... 8:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 1 ... 4:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 0:
                break;
        }
 
-       map[index]++;
+       map[idx]++;
 }
 
 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
@@ -537,117 +774,117 @@ void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 
 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        switch (td->cur_depth) {
        default:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 32 ... 63:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 16 ... 31:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 8 ... 15:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 4 ... 7:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 2 ... 3:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 1:
                break;
        }
 
-       td->ts.io_u_map[index] += nr;
+       td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 }
 
 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        assert(usec < 1000);
 
        switch (usec) {
        case 750 ... 999:
-               index = 9;
+               idx = 9;
                break;
        case 500 ... 749:
-               index = 8;
+               idx = 8;
                break;
        case 250 ... 499:
-               index = 7;
+               idx = 7;
                break;
        case 100 ... 249:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 50 ... 99:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 20 ... 49:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 10 ... 19:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 4 ... 9:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 2 ... 3:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 0 ... 1:
                break;
        }
 
-       assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
-       td->ts.io_u_lat_u[index]++;
+       assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
+       td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 }
 
 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        switch (msec) {
        default:
-               index = 11;
+               idx = 11;
                break;
        case 1000 ... 1999:
-               index = 10;
+               idx = 10;
                break;
        case 750 ... 999:
-               index = 9;
+               idx = 9;
                break;
        case 500 ... 749:
-               index = 8;
+               idx = 8;
                break;
        case 250 ... 499:
-               index = 7;
+               idx = 7;
                break;
        case 100 ... 249:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 50 ... 99:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 20 ... 49:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 10 ... 19:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 4 ... 9:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 2 ... 3:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 0 ... 1:
                break;
        }
 
-       assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
-       td->ts.io_u_lat_m[index]++;
+       assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
+       td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 }
 
 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
@@ -669,11 +906,19 @@ static struct fio_file *get_next_file_rand(struct thread_data *td,
        int fno;
 
        do {
-               long r = os_random_long(&td->next_file_state);
                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)));
+               }
 
-               fno = (unsigned int) ((double) td->o.nr_files
-                       * (r / (OS_RAND_MAX + 1.0)));
                f = td->files[fno];
                if (fio_file_done(f))
                        continue;
@@ -733,7 +978,8 @@ 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;
 
@@ -747,7 +993,7 @@ 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;
 
@@ -782,6 +1028,16 @@ 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;
@@ -802,7 +1058,8 @@ static int set_io_u_file(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                io_u->file = NULL;
                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;
@@ -813,6 +1070,9 @@ 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)) {
@@ -826,17 +1086,114 @@ 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->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
+               io_u->flags &= ~IO_U_F_VER_LIST;
 
                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;
 }
 
+static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
+               int get_trim = 0;
+
+               if (td->trim_batch) {
+                       td->trim_batch--;
+                       get_trim = 1;
+               } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
+                        td->last_ddir != DDIR_READ) {
+                       td->trim_batch = td->o.trim_batch;
+                       if (!td->trim_batch)
+                               td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
+                       get_trim = 1;
+               }
+
+               if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
+                       return 1;
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
+               int get_verify = 0;
+
+               if (td->verify_batch)
+                       get_verify = 1;
+               else if (!(td->io_hist_len % td->o.verify_backlog) &&
+                        td->last_ddir != DDIR_READ) {
+                       td->verify_batch = td->o.verify_batch;
+                       if (!td->verify_batch)
+                               td->verify_batch = td->o.verify_backlog;
+                       get_verify = 1;
+               }
+
+               if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u)) {
+                       td->verify_batch--;
+                       return 1;
+               }
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+/*
+ * Fill offset and start time into the buffer content, to prevent too
+ * easy compressible data for simple de-dupe attempts. Do this for every
+ * 512b block in the range, since that should be the smallest block size
+ * we can expect from a device.
+ */
+static void small_content_scramble(struct io_u *io_u)
+{
+       unsigned int i, nr_blocks = io_u->buflen / 512;
+       unsigned long long boffset;
+       unsigned int offset;
+       void *p, *end;
+
+       if (!nr_blocks)
+               return;
+
+       p = io_u->xfer_buf;
+       boffset = io_u->offset;
+       io_u->buf_filled_len = 0;
+
+       for (i = 0; i < nr_blocks; i++) {
+               /*
+                * Fill the byte offset into a "random" start offset of
+                * the buffer, given by the product of the usec time
+                * and the actual offset.
+                */
+               offset = (io_u->start_time.tv_usec ^ boffset) & 511;
+               offset &= ~(sizeof(unsigned long long) - 1);
+               if (offset >= 512 - sizeof(unsigned long long))
+                       offset -= sizeof(unsigned long long);
+               memcpy(p + offset, &boffset, sizeof(boffset));
+
+               end = p + 512 - sizeof(io_u->start_time);
+               memcpy(end, &io_u->start_time, sizeof(io_u->start_time));
+               p += 512;
+               boffset += 512;
+       }
+}
+
 /*
  * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
  * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
@@ -845,6 +1202,7 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
 {
        struct fio_file *f;
        struct io_u *io_u;
+       int do_scramble = 0;
 
        io_u = __get_io_u(td);
        if (!io_u) {
@@ -852,6 +1210,11 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
                return NULL;
        }
 
+       if (check_get_verify(td, io_u))
+               goto out;
+       if (check_get_trim(td, io_u))
+               goto out;
+
        /*
         * from a requeue, io_u already setup
         */
@@ -872,18 +1235,32 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
        f = io_u->file;
        assert(fio_file_open(f));
 
-       if (io_u->ddir != DDIR_SYNC) {
+       if (ddir_rw(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;
                }
 
+               f->last_start = io_u->offset;
                f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 
-               if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
-                       populate_verify_io_u(td, io_u);
-               else if (td->o.refill_buffers && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
-                       io_u_fill_buffer(td, io_u, io_u->xfer_buflen);
+               if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
+                       if (td->o.refill_buffers) {
+                               io_u_fill_buffer(td, io_u,
+                                       io_u->xfer_buflen, io_u->xfer_buflen);
+                       } else if (td->o.scramble_buffers)
+                               do_scramble = 1;
+                       if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
+                               populate_verify_io_u(td, io_u);
+                               do_scramble = 0;
+                       }
+               } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
+                       /*
+                        * Reset the buf_filled parameters so next time if the
+                        * buffer is used for writes it is refilled.
+                        */
+                       io_u->buf_filled_len = 0;
+               }
        }
 
        /*
@@ -893,9 +1270,12 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
        io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 
 out:
+       assert(io_u->file);
        if (!td_io_prep(td, io_u)) {
                if (!td->o.disable_slat)
                        fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
+               if (do_scramble)
+                       small_content_scramble(io_u);
                return io_u;
        }
 err_put:
@@ -906,7 +1286,10 @@ err_put:
 
 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
+       const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
+                               "sync_file_range", "wait", "trim" };
+
+
 
        log_err("fio: io_u error");
 
@@ -922,6 +1305,43 @@ void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                td_verror(td, io_u->error, "io_u error");
 }
 
+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)
+{
+       unsigned long uninitialized_var(lusec);
+
+       if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw)
+               lusec = utime_since(&io_u->issue_time, &icd->time);
+
+       if (!td->o.disable_lat) {
+               unsigned long tusec;
+
+               tusec = utime_since(&io_u->start_time, &icd->time);
+               add_lat_sample(td, idx, tusec, bytes);
+       }
+
+       if (!td->o.disable_clat) {
+               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);
+
+       add_iops_sample(td, idx, &icd->time);
+}
+
+static long long usec_for_io(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
+{
+       unsigned long long secs, remainder, bps, bytes;
+       bytes = td->this_io_bytes[ddir];
+       bps = td->rate_bps[ddir];
+       secs = bytes / bps;
+       remainder = bytes % bps;
+       return remainder * 1000000 / bps + secs * 1000000;
+}
+
 static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                         struct io_completion_data *icd)
 {
@@ -930,44 +1350,66 @@ 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;
+       io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
+       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;
        }
 
        td->last_was_sync = 0;
+       td->last_ddir = io_u->ddir;
 
-       if (!io_u->error) {
+       if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->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->this_io_bytes[idx] += bytes;
 
-               if (ramp_time_over(td)) {
-                       if (!td->o.disable_clat || !td->o.disable_bw ||
-                           __should_check_rate(td, idx))
-                               usec = utime_since(&io_u->issue_time,
-                                                       &icd->time);
+               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;
+                       }
+               }
+
+               if (ramp_time_over(td) && (td->runstate == TD_RUNNING ||
+                                          td->runstate == TD_VERIFYING)) {
+                       account_io_completion(td, io_u, icd, idx, bytes);
 
-                       if (!td->o.disable_clat) {
-                               add_clat_sample(td, idx, usec, bytes);
-                               io_u_mark_latency(td, usec);
+                       if (__should_check_rate(td, idx)) {
+                               td->rate_pending_usleep[idx] =
+                                       (usec_for_io(td, idx) -
+                                        utime_since_now(&td->start));
                        }
-                       if (!td->o.disable_bw)
-                               add_bw_sample(td, idx, bytes, &icd->time);
-                       if (__should_check_rate(td, idx))
-                               td->rate_pending_usleep[idx] += (long) td->rate_usec_cycle[idx] - usec;
-                       if (__should_check_rate(td, idx ^ 1))
-                               td->rate_pending_usleep[idx ^ 1] -= usec;
+                       if (__should_check_rate(td, odx))
+                               td->rate_pending_usleep[odx] =
+                                       (usec_for_io(td, odx) -
+                                        utime_since_now(&td->start));
                }
 
                if (td_write(td) && idx == DDIR_WRITE &&
@@ -982,10 +1424,21 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                        if (ret && !icd->error)
                                icd->error = ret;
                }
-       } else {
+       } else if (io_u->error) {
                icd->error = io_u->error;
                io_u_log_error(td, io_u);
        }
+       if (icd->error && td_non_fatal_error(icd->error) &&
+           (td->o.continue_on_error & td_error_type(io_u->ddir, 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,
@@ -1010,7 +1463,9 @@ 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);
        }
 }
 
@@ -1024,7 +1479,9 @@ int io_u_sync_complete(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 
        init_icd(td, &icd, 1);
        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);
 
        if (icd.error) {
                td_verror(td, icd.error, "io_u_sync_complete");
@@ -1086,7 +1543,7 @@ 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);
        }
 }
 
@@ -1094,15 +1551,21 @@ void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  * "randomly" fill the buffer contents
  */
 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
-                     unsigned int max_bs)
+                     unsigned int min_write, unsigned int max_bs)
 {
-       long *ptr = io_u->buf;
+       io_u->buf_filled_len = 0;
 
        if (!td->o.zero_buffers) {
-               while ((void *) ptr - io_u->buf < max_bs) {
-                       *ptr = rand() * GOLDEN_RATIO_PRIME;
-                       ptr++;
-               }
+               unsigned int perc = td->o.compress_percentage;
+
+               if (perc) {
+                       unsigned int seg = min_write;
+
+                       seg = min(min_write, td->o.compress_chunk);
+                       fill_random_buf_percentage(&td->buf_state, io_u->buf,
+                                               perc, seg, max_bs);
+               } else
+                       fill_random_buf(&td->buf_state, io_u->buf, max_bs);
        } else
-               memset(ptr, 0, max_bs);
+               memset(io_u->buf, 0, max_bs);
 }