rand: add 64-bit tausworthe variant with a 2^258 cycle
[fio.git] / verify.c
index eb8eddc78906f4b0dcaa13a9899495e5a8670dca..fcdf748810ea2634d0402588c546ff6d0a08b949 100644 (file)
--- a/verify.c
+++ b/verify.c
@@ -10,9 +10,9 @@
 
 #include "fio.h"
 #include "verify.h"
-#include "smalloc.h"
 #include "trim.h"
 #include "lib/rand.h"
+#include "lib/hweight.h"
 
 #include "crc/md5.h"
 #include "crc/crc64.h"
 #include "crc/sha256.h"
 #include "crc/sha512.h"
 #include "crc/sha1.h"
+#include "crc/xxhash.h"
 
 static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                         struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
                         unsigned int header_len);
 
-void fill_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len, struct io_u *io_u, unsigned long seed, int use_seed)
+void fill_buffer_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len)
 {
-       switch (td->o.verify_pattern_bytes) {
-       case 0:
+       fill_pattern(p, len, td->o.buffer_pattern, td->o.buffer_pattern_bytes);
+}
+
+void __fill_buffer(struct thread_options *o, unsigned long seed, void *p,
+                  unsigned int len)
+{
+       __fill_random_buf_percentage(seed, p, o->compress_percentage, len, len, o->buffer_pattern, o->buffer_pattern_bytes);
+}
+
+unsigned long fill_buffer(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len)
+{
+       struct frand_state *fs = &td->verify_state;
+       struct thread_options *o = &td->o;
+
+       return fill_random_buf_percentage(fs, p, o->compress_percentage, len, len, o->buffer_pattern, o->buffer_pattern_bytes);
+}
+
+void fill_verify_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len,
+                        struct io_u *io_u, unsigned long seed, int use_seed)
+{
+       struct thread_options *o = &td->o;
+
+       if (!o->verify_pattern_bytes) {
                dprint(FD_VERIFY, "fill random bytes len=%u\n", len);
+
                if (use_seed)
-                       __fill_random_buf(p, len, seed);
+                       __fill_buffer(o, seed, p, len);
                else
-                       io_u->rand_seed = fill_random_buf(&td->buf_state, p, len);
-               break;
-       case 1:
-               if (io_u->buf_filled_len >= len) {
-                       dprint(FD_VERIFY, "using already filled verify pattern b=0 len=%u\n", len);
-                       return;
-               }
-               dprint(FD_VERIFY, "fill verify pattern b=0 len=%u\n", len);
-               memset(p, td->o.verify_pattern[0], len);
-               io_u->buf_filled_len = len;
-               break;
-       default: {
-               unsigned int i = 0, size = 0;
-               unsigned char *b = p;
-
-               if (io_u->buf_filled_len >= len) {
-                       dprint(FD_VERIFY, "using already filled verify pattern b=%d len=%u\n",
-                                       td->o.verify_pattern_bytes, len);
-                       return;
-               }
-
-               dprint(FD_VERIFY, "fill verify pattern b=%d len=%u\n",
-                                       td->o.verify_pattern_bytes, len);
+                       io_u->rand_seed = fill_buffer(td, p, len);
+               return;
+       }
 
-               while (i < len) {
-                       size = td->o.verify_pattern_bytes;
-                       if (size > (len - i))
-                               size = len - i;
-                       memcpy(b+i, td->o.verify_pattern, size);
-                       i += size;
-               }
-               io_u->buf_filled_len = len;
-               break;
-               }
+       if (io_u->buf_filled_len >= len) {
+               dprint(FD_VERIFY, "using already filled verify pattern b=%d len=%u\n",
+                       o->verify_pattern_bytes, len);
+               return;
        }
+
+       fill_pattern(p, len, o->verify_pattern, o->verify_pattern_bytes);
+       io_u->buf_filled_len = len;
 }
 
 static unsigned int get_hdr_inc(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
@@ -78,7 +78,7 @@ static unsigned int get_hdr_inc(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        unsigned int hdr_inc;
 
        hdr_inc = io_u->buflen;
-       if (td->o.verify_interval)
+       if (td->o.verify_interval && td->o.verify_interval <= io_u->buflen)
                hdr_inc = td->o.verify_interval;
 
        return hdr_inc;
@@ -91,7 +91,7 @@ static void fill_pattern_headers(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        struct verify_header *hdr;
        void *p = io_u->buf;
 
-       fill_pattern(td, p, io_u->buflen, io_u, seed, use_seed);
+       fill_verify_pattern(td, p, io_u->buflen, io_u, seed, use_seed);
 
        hdr_inc = get_hdr_inc(td, io_u);
        header_num = 0;
@@ -124,7 +124,7 @@ static void hexdump(void *buffer, int len)
 }
 
 /*
- * Prepare for seperation of verify_header and checksum header
+ * Prepare for separation of verify_header and checksum header
  */
 static inline unsigned int __hdr_size(int verify_type)
 {
@@ -158,6 +158,9 @@ static inline unsigned int __hdr_size(int verify_type)
        case VERIFY_SHA512:
                len = sizeof(struct vhdr_sha512);
                break;
+       case VERIFY_XXHASH:
+               len = sizeof(struct vhdr_xxhash);
+               break;
        case VERIFY_META:
                len = sizeof(struct vhdr_meta);
                break;
@@ -208,16 +211,32 @@ struct vcont {
        unsigned int crc_len;
 };
 
+#define DUMP_BUF_SZ    255
+static int dump_buf_warned;
+
 static void dump_buf(char *buf, unsigned int len, unsigned long long offset,
                     const char *type, struct fio_file *f)
 {
-       char *ptr, fname[256];
+       char *ptr, fname[DUMP_BUF_SZ];
+       size_t buf_left = DUMP_BUF_SZ;
        int ret, fd;
 
        ptr = strdup(f->file_name);
-       strcpy(fname, basename(ptr));
 
-       sprintf(fname + strlen(fname), ".%llu.%s", offset, type);
+       fname[DUMP_BUF_SZ - 1] = '\0';
+       strncpy(fname, basename(ptr), DUMP_BUF_SZ - 1);
+
+       buf_left -= strlen(fname);
+       if (buf_left <= 0) {
+               if (!dump_buf_warned) {
+                       log_err("fio: verify failure dump buffer too small\n");
+                       dump_buf_warned = 1;
+               }
+               free(ptr);
+               return;
+       }
+
+       snprintf(fname + strlen(fname), buf_left, ".%llu.%s", offset, type);
 
        fd = open(fname, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY, 0644);
        if (fd < 0) {
@@ -273,6 +292,7 @@ static void dump_verify_buffers(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
        dummy.buf = buf;
        dummy.rand_seed = hdr->rand_seed;
        dummy.buf_filled_len = 0;
+       dummy.buflen = io_u->buflen;
 
        fill_pattern_headers(td, &dummy, hdr->rand_seed, 1);
 
@@ -308,14 +328,6 @@ static inline void *io_u_verify_off(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
        return vc->io_u->buf + vc->hdr_num * hdr->len + hdr_size(hdr);
 }
 
-static unsigned int hweight8(unsigned int w)
-{
-       unsigned int res = w - ((w >> 1) & 0x55);
-
-       res = (res & 0x33) + ((res >> 2) & 0x33);
-       return (res + (res >> 4)) & 0x0F;
-}
-
 static int verify_io_u_pattern(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 {
        struct thread_data *td = vc->td;
@@ -337,7 +349,7 @@ static int verify_io_u_pattern(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
                if (size > (len - i))
                        size = len - i;
                if (memcmp(buf + i, pattern + mod, size))
-                       // Let the slow compare find the first mismatch byte.
+                       /* Let the slow compare find the first mismatch byte. */
                        break;
                mod = 0;
        }
@@ -376,6 +388,20 @@ static int verify_io_u_meta(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
        if (td->o.verify_pattern_bytes)
                ret |= verify_io_u_pattern(hdr, vc);
 
+       /*
+        * For read-only workloads, the program cannot be certain of the
+        * last numberio written to a block. Checking of numberio will be
+        * done only for workloads that write data.  For verify_only,
+        * numberio will be checked in the last iteration when the correct
+        * state of numberio, that would have been written to each block
+        * in a previous run of fio, has been reached.
+        */
+       if ((td_write(td) || td_rw(td)) && (td_min_bs(td) == td_max_bs(td)) &&
+           !td->o.time_based)
+               if (!td->o.verify_only || td->o.loops == 0)
+                       if (vh->numberio != io_u->numberio)
+                               ret = EILSEQ;
+
        if (!ret)
                return 0;
 
@@ -384,19 +410,43 @@ static int verify_io_u_meta(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
        return ret;
 }
 
+static int verify_io_u_xxhash(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
+{
+       void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
+       struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
+       uint32_t hash;
+       void *state;
+
+       dprint(FD_VERIFY, "xxhash verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
+
+       state = XXH32_init(1);
+       XXH32_update(state, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       hash = XXH32_digest(state);
+
+       if (vh->hash == hash)
+               return 0;
+
+       vc->name = "xxhash";
+       vc->good_crc = &vh->hash;
+       vc->bad_crc = &hash;
+       vc->crc_len = sizeof(hash);
+       log_verify_failure(hdr, vc);
+       return EILSEQ;
+}
+
 static int verify_io_u_sha512(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 {
        void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
        struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
        uint8_t sha512[128];
-       struct sha512_ctx sha512_ctx = {
+       struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
                .buf = sha512,
        };
 
        dprint(FD_VERIFY, "sha512 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       sha512_init(&sha512_ctx);
-       sha512_update(&sha512_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       fio_sha512_init(&sha512_ctx);
+       fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 
        if (!memcmp(vh->sha512, sha512_ctx.buf, sizeof(sha512)))
                return 0;
@@ -414,14 +464,15 @@ static int verify_io_u_sha256(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
        void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
        struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
        uint8_t sha256[64];
-       struct sha256_ctx sha256_ctx = {
+       struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
                .buf = sha256,
        };
 
        dprint(FD_VERIFY, "sha256 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       sha256_init(&sha256_ctx);
-       sha256_update(&sha256_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       fio_sha256_init(&sha256_ctx);
+       fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       fio_sha256_final(&sha256_ctx);
 
        if (!memcmp(vh->sha256, sha256_ctx.buf, sizeof(sha256)))
                return 0;
@@ -439,14 +490,15 @@ static int verify_io_u_sha1(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
        void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
        struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
        uint32_t sha1[5];
-       struct sha1_ctx sha1_ctx = {
+       struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
                .H = sha1,
        };
 
        dprint(FD_VERIFY, "sha1 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       sha1_init(&sha1_ctx);
-       sha1_update(&sha1_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       fio_sha1_init(&sha1_ctx);
+       fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       fio_sha1_final(&sha1_ctx);
 
        if (!memcmp(vh->sha1, sha1_ctx.H, sizeof(sha1)))
                return 0;
@@ -467,7 +519,7 @@ static int verify_io_u_crc7(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 
        dprint(FD_VERIFY, "crc7 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       c = crc7(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       c = fio_crc7(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 
        if (c == vh->crc7)
                return 0;
@@ -488,7 +540,7 @@ static int verify_io_u_crc16(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 
        dprint(FD_VERIFY, "crc16 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       c = crc16(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       c = fio_crc16(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 
        if (c == vh->crc16)
                return 0;
@@ -509,7 +561,7 @@ static int verify_io_u_crc64(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 
        dprint(FD_VERIFY, "crc64 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       c = crc64(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       c = fio_crc64(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 
        if (c == vh->crc64)
                return 0;
@@ -530,7 +582,7 @@ static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 
        dprint(FD_VERIFY, "crc32 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       c = crc32(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       c = fio_crc32(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 
        if (c == vh->crc32)
                return 0;
@@ -551,10 +603,7 @@ static int verify_io_u_crc32c(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 
        dprint(FD_VERIFY, "crc32c verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       if (hdr->verify_type == VERIFY_CRC32C_INTEL)
-               c = crc32c_intel(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
-       else
-               c = crc32c(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       c = fio_crc32c(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 
        if (c == vh->crc32)
                return 0;
@@ -572,14 +621,15 @@ static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
        void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
        struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
        uint32_t hash[MD5_HASH_WORDS];
-       struct md5_ctx md5_ctx = {
+       struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
                .hash = hash,
        };
 
        dprint(FD_VERIFY, "md5 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
 
-       md5_init(&md5_ctx);
-       md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       fio_md5_init(&md5_ctx);
+       fio_md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
+       fio_md5_final(&md5_ctx);
 
        if (!memcmp(vh->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(hash)))
                return 0;
@@ -595,20 +645,21 @@ static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
 /*
  * Push IO verification to a separate thread
  */
-int verify_io_u_async(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+int verify_io_u_async(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr)
 {
-       if (io_u->file)
-               put_file_log(td, io_u->file);
+       struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
 
        pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
 
+       if (io_u->file)
+               put_file_log(td, io_u->file);
+
        if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
                td->cur_depth--;
-               io_u->flags &= ~IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
+               io_u_clear(io_u, IO_U_F_IN_CUR_DEPTH);
        }
-       flist_del(&io_u->list);
-       flist_add_tail(&io_u->list, &td->verify_list);
-       io_u->flags |= IO_U_F_FREE_DEF;
+       flist_add_tail(&io_u->verify_list, &td->verify_list);
+       *io_u_ptr = NULL;
        pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
 
        pthread_cond_signal(&td->verify_cond);
@@ -649,15 +700,61 @@ static int verify_trimmed_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        return ret;
 }
 
-int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+static int verify_header(struct io_u *io_u, struct verify_header *hdr,
+                        unsigned int hdr_num, unsigned int hdr_len)
+{
+       void *p = hdr;
+       uint32_t crc;
+
+       if (hdr->magic != FIO_HDR_MAGIC) {
+               log_err("verify: bad magic header %x, wanted %x",
+                       hdr->magic, FIO_HDR_MAGIC);
+               goto err;
+       }
+       if (hdr->len != hdr_len) {
+               log_err("verify: bad header length %u, wanted %u",
+                       hdr->len, hdr_len);
+               goto err;
+       }
+       if (hdr->rand_seed != io_u->rand_seed) {
+               log_err("verify: bad header rand_seed %"PRIu64
+                       ", wanted %"PRIu64,
+                       hdr->rand_seed, io_u->rand_seed);
+               goto err;
+       }
+
+       crc = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
+       if (crc != hdr->crc32) {
+               log_err("verify: bad header crc %x, calculated %x",
+                       hdr->crc32, crc);
+               goto err;
+       }
+       return 0;
+
+err:
+       log_err(" at file %s offset %llu, length %u\n",
+               io_u->file->file_name,
+               io_u->offset + hdr_num * hdr_len, hdr_len);
+       return EILSEQ;
+}
+
+int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u_ptr)
 {
        struct verify_header *hdr;
+       struct io_u *io_u = *io_u_ptr;
        unsigned int header_size, hdr_inc, hdr_num = 0;
        void *p;
        int ret;
 
        if (td->o.verify == VERIFY_NULL || io_u->ddir != DDIR_READ)
                return 0;
+       /*
+        * If the IO engine is faking IO (like null), then just pretend
+        * we verified everything.
+        */
+       if (td->io_ops->flags & FIO_FAKEIO)
+               return 0;
+
        if (io_u->flags & IO_U_F_TRIMMED) {
                ret = verify_trimmed_io_u(td, io_u);
                goto done;
@@ -673,6 +770,7 @@ int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                        .hdr_num        = hdr_num,
                        .td             = td,
                };
+               unsigned int verify_type;
 
                if (ret && td->o.verify_fatal)
                        break;
@@ -682,15 +780,23 @@ int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                        memswp(p, p + td->o.verify_offset, header_size);
                hdr = p;
 
-               if (hdr->fio_magic != FIO_HDR_MAGIC) {
-                       log_err("verify: bad magic header %x, wanted %x at file %s offset %llu, length %u\n",
-                               hdr->fio_magic, FIO_HDR_MAGIC,
-                               io_u->file->file_name,
-                               io_u->offset + hdr_num * hdr->len, hdr->len);
-                       return EILSEQ;
-               }
+               /*
+                * Make rand_seed check pass when have verifysort or
+                * verify_backlog.
+                */
+               if (td->o.verifysort || (td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
+                       io_u->rand_seed = hdr->rand_seed;
+
+               ret = verify_header(io_u, hdr, hdr_num, hdr_inc);
+               if (ret)
+                       return ret;
 
-               switch (hdr->verify_type) {
+               if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
+                       verify_type = td->o.verify;
+               else
+                       verify_type = hdr->verify_type;
+
+               switch (verify_type) {
                case VERIFY_MD5:
                        ret = verify_io_u_md5(hdr, &vc);
                        break;
@@ -716,6 +822,9 @@ int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                case VERIFY_SHA512:
                        ret = verify_io_u_sha512(hdr, &vc);
                        break;
+               case VERIFY_XXHASH:
+                       ret = verify_io_u_xxhash(hdr, &vc);
+                       break;
                case VERIFY_META:
                        ret = verify_io_u_meta(hdr, &vc);
                        break;
@@ -729,11 +838,15 @@ int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                        log_err("Bad verify type %u\n", hdr->verify_type);
                        ret = EINVAL;
                }
+
+               if (ret && verify_type != hdr->verify_type)
+                       log_err("fio: verify type mismatch (%u media, %u given)\n",
+                                       hdr->verify_type, verify_type);
        }
 
 done:
        if (ret && td->o.verify_fatal)
-               td->terminate = 1;
+               fio_mark_td_terminate(td);
 
        return ret;
 }
@@ -748,91 +861,101 @@ static void fill_meta(struct verify_header *hdr, struct thread_data *td,
        vh->time_sec = io_u->start_time.tv_sec;
        vh->time_usec = io_u->start_time.tv_usec;
 
-       vh->numberio = td->io_issues[DDIR_WRITE];
+       vh->numberio = io_u->numberio;
 
        vh->offset = io_u->offset + header_num * td->o.verify_interval;
 }
 
+static void fill_xxhash(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
+{
+       struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
+       void *state;
+
+       state = XXH32_init(1);
+       XXH32_update(state, p, len);
+       vh->hash = XXH32_digest(state);
+}
+
 static void fill_sha512(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
-       struct sha512_ctx sha512_ctx = {
+       struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
                .buf = vh->sha512,
        };
 
-       sha512_init(&sha512_ctx);
-       sha512_update(&sha512_ctx, p, len);
+       fio_sha512_init(&sha512_ctx);
+       fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, len);
 }
 
 static void fill_sha256(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
-       struct sha256_ctx sha256_ctx = {
+       struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
                .buf = vh->sha256,
        };
 
-       sha256_init(&sha256_ctx);
-       sha256_update(&sha256_ctx, p, len);
+       fio_sha256_init(&sha256_ctx);
+       fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, len);
+       fio_sha256_final(&sha256_ctx);
 }
 
 static void fill_sha1(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
-       struct sha1_ctx sha1_ctx = {
+       struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
                .H = vh->sha1,
        };
 
-       sha1_init(&sha1_ctx);
-       sha1_update(&sha1_ctx, p, len);
+       fio_sha1_init(&sha1_ctx);
+       fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, len);
+       fio_sha1_final(&sha1_ctx);
 }
 
 static void fill_crc7(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
 
-       vh->crc7 = crc7(p, len);
+       vh->crc7 = fio_crc7(p, len);
 }
 
 static void fill_crc16(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
 
-       vh->crc16 = crc16(p, len);
+       vh->crc16 = fio_crc16(p, len);
 }
 
 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 
-       vh->crc32 = crc32(p, len);
+       vh->crc32 = fio_crc32(p, len);
 }
 
 static void fill_crc32c(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 
-       if (hdr->verify_type == VERIFY_CRC32C_INTEL)
-               vh->crc32 = crc32c_intel(p, len);
-       else
-               vh->crc32 = crc32c(p, len);
+       vh->crc32 = fio_crc32c(p, len);
 }
 
 static void fill_crc64(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
 
-       vh->crc64 = crc64(p, len);
+       vh->crc64 = fio_crc64(p, len);
 }
 
 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 {
        struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
-       struct md5_ctx md5_ctx = {
+       struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
                .hash = (uint32_t *) vh->md5_digest,
        };
 
-       md5_init(&md5_ctx);
-       md5_update(&md5_ctx, p, len);
+       fio_md5_init(&md5_ctx);
+       fio_md5_update(&md5_ctx, p, len);
+       fio_md5_final(&md5_ctx);
 }
 
 static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
@@ -844,10 +967,12 @@ static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 
        p = (void *) hdr;
 
-       hdr->fio_magic = FIO_HDR_MAGIC;
-       hdr->len = header_len;
+       hdr->magic = FIO_HDR_MAGIC;
        hdr->verify_type = td->o.verify;
+       hdr->len = header_len;
        hdr->rand_seed = io_u->rand_seed;
+       hdr->crc32 = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
+
        data_len = header_len - hdr_size(hdr);
 
        data = p + hdr_size(hdr);
@@ -893,6 +1018,11 @@ static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                                                io_u, hdr->len);
                fill_sha512(hdr, data, data_len);
                break;
+       case VERIFY_XXHASH:
+               dprint(FD_VERIFY, "fill xxhash io_u %p, len %u\n",
+                                               io_u, hdr->len);
+               fill_xxhash(hdr, data, data_len);
+               break;
        case VERIFY_META:
                dprint(FD_VERIFY, "fill meta io_u %p, len %u\n",
                                                io_u, hdr->len);
@@ -923,6 +1053,8 @@ void populate_verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        if (td->o.verify == VERIFY_NULL)
                return;
 
+       io_u->numberio = td->io_issues[io_u->ddir];
+
        fill_pattern_headers(td, io_u, 0, 0);
 }
 
@@ -940,11 +1072,27 @@ int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                struct rb_node *n = rb_first(&td->io_hist_tree);
 
                ipo = rb_entry(n, struct io_piece, rb_node);
+
+               /*
+                * Ensure that the associated IO has completed
+                */
+               read_barrier();
+               if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
+                       goto nothing;
+
                rb_erase(n, &td->io_hist_tree);
                assert(ipo->flags & IP_F_ONRB);
                ipo->flags &= ~IP_F_ONRB;
        } else if (!flist_empty(&td->io_hist_list)) {
-               ipo = flist_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
+               ipo = flist_first_entry(&td->io_hist_list, struct io_piece, list);
+
+               /*
+                * Ensure that the associated IO has completed
+                */
+               read_barrier();
+               if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
+                       goto nothing;
+
                flist_del(&ipo->list);
                assert(ipo->flags & IP_F_ONLIST);
                ipo->flags &= ~IP_F_ONLIST;
@@ -955,10 +1103,12 @@ int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 
                io_u->offset = ipo->offset;
                io_u->buflen = ipo->len;
+               io_u->numberio = ipo->numberio;
                io_u->file = ipo->file;
+               io_u_set(io_u, IO_U_F_VER_LIST);
 
                if (ipo->flags & IP_F_TRIMMED)
-                       io_u->flags |= IO_U_F_TRIMMED;
+                       io_u_set(io_u, IO_U_F_TRIMMED);
 
                if (!fio_file_open(io_u->file)) {
                        int r = td_io_open_file(td, io_u->file);
@@ -979,20 +1129,35 @@ int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                remove_trim_entry(td, ipo);
                free(ipo);
                dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: ret io_u %p\n", io_u);
+
+               if (!td->o.verify_pattern_bytes) {
+                       io_u->rand_seed = __rand(&td->verify_state);
+                       if (sizeof(int) != sizeof(long *))
+                               io_u->rand_seed *= __rand(&td->verify_state);
+               }
                return 0;
        }
 
+nothing:
        dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: empty\n");
        return 1;
 }
 
+void fio_verify_init(struct thread_data *td)
+{
+       if (td->o.verify == VERIFY_CRC32C_INTEL ||
+           td->o.verify == VERIFY_CRC32C) {
+               crc32c_intel_probe();
+       }
+}
+
 static void *verify_async_thread(void *data)
 {
        struct thread_data *td = data;
        struct io_u *io_u;
        int ret = 0;
 
-       if (td->o.verify_cpumask_set &&
+       if (fio_option_is_set(&td->o, verify_cpumask) &&
            fio_setaffinity(td->pid, td->o.verify_cpumask)) {
                log_err("fio: failed setting verify thread affinity\n");
                goto done;
@@ -1024,15 +1189,16 @@ static void *verify_async_thread(void *data)
                        continue;
 
                while (!flist_empty(&list)) {
-                       io_u = flist_entry(list.next, struct io_u, list);
-                       flist_del_init(&io_u->list);
+                       io_u = flist_first_entry(&list, struct io_u, verify_list);
+                       flist_del_init(&io_u->verify_list);
+
+                       io_u_set(io_u, IO_U_F_NO_FILE_PUT);
+                       ret = verify_io_u(td, &io_u);
 
-                       ret = verify_io_u(td, io_u);
                        put_io_u(td, io_u);
                        if (!ret)
                                continue;
-                       if (td->o.continue_on_error & ERROR_TYPE_VERIFY &&
-                           td_non_fatal_error(ret)) {
+                       if (td_non_fatal_error(td, ERROR_TYPE_VERIFY_BIT, ret)) {
                                update_error_count(td, ret);
                                td_clear_error(td);
                                ret = 0;
@@ -1043,7 +1209,7 @@ static void *verify_async_thread(void *data)
        if (ret) {
                td_verror(td, ret, "async_verify");
                if (td->o.verify_fatal)
-                       td->terminate = 1;
+                       fio_mark_td_terminate(td);
        }
 
 done:
@@ -1111,3 +1277,357 @@ void verify_async_exit(struct thread_data *td)
        free(td->verify_threads);
        td->verify_threads = NULL;
 }
+
+struct all_io_list *get_all_io_list(int save_mask, size_t *sz)
+{
+       struct all_io_list *rep;
+       struct thread_data *td;
+       size_t depth;
+       void *next;
+       int i, nr;
+
+       compiletime_assert(sizeof(struct all_io_list) == 8, "all_io_list");
+
+       /*
+        * Calculate reply space needed. We need one 'io_state' per thread,
+        * and the size will vary depending on depth.
+        */
+       depth = 0;
+       nr = 0;
+       for_each_td(td, i) {
+               if (save_mask != IO_LIST_ALL && (i + 1) != save_mask)
+                       continue;
+               td->stop_io = 1;
+               td->flags |= TD_F_VSTATE_SAVED;
+               depth += td->o.iodepth;
+               nr++;
+       }
+
+       if (!nr)
+               return NULL;
+
+       *sz = sizeof(*rep);
+       *sz += nr * sizeof(struct thread_io_list);
+       *sz += depth * sizeof(uint64_t);
+       rep = malloc(*sz);
+
+       rep->threads = cpu_to_le64((uint64_t) nr);
+
+       next = &rep->state[0];
+       for_each_td(td, i) {
+               struct thread_io_list *s = next;
+               unsigned int comps;
+
+               if (save_mask != IO_LIST_ALL && (i + 1) != save_mask)
+                       continue;
+
+               if (td->last_write_comp) {
+                       int j, k;
+
+                       if (td->io_blocks[DDIR_WRITE] < td->o.iodepth)
+                               comps = td->io_blocks[DDIR_WRITE];
+                       else
+                               comps = td->o.iodepth;
+
+                       k = td->last_write_idx - 1;
+                       for (j = 0; j < comps; j++) {
+                               if (k == -1)
+                                       k = td->o.iodepth - 1;
+                               s->offsets[j] = cpu_to_le64(td->last_write_comp[k]);
+                               k--;
+                       }
+               } else
+                       comps = 0;
+
+               s->no_comps = cpu_to_le64((uint64_t) comps);
+               s->depth = cpu_to_le64((uint64_t) td->o.iodepth);
+               s->numberio = cpu_to_le64((uint64_t) td->io_issues[DDIR_WRITE]);
+               s->index = cpu_to_le64((uint64_t) i);
+               if (td->random_state.use64) {
+                       s->rand.state64.s[0] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s1);
+                       s->rand.state64.s[1] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s2);
+                       s->rand.state64.s[2] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s3);
+                       s->rand.state64.s[3] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s4);
+                       s->rand.state64.s[4] = cpu_to_le64(td->random_state.state64.s5);
+                       s->rand.state64.s[5] = 0;
+                       s->rand.use64 = cpu_to_le64((uint64_t)1);
+               } else {
+                       s->rand.state32.s[0] = cpu_to_le32(td->random_state.state32.s1);
+                       s->rand.state32.s[1] = cpu_to_le32(td->random_state.state32.s2);
+                       s->rand.state32.s[2] = cpu_to_le32(td->random_state.state32.s3);
+                       s->rand.state32.s[3] = 0;
+                       s->rand.use64 = 0;
+               }
+               s->name[sizeof(s->name) - 1] = '\0';
+               strncpy((char *) s->name, td->o.name, sizeof(s->name) - 1);
+               next = io_list_next(s);
+       }
+
+       return rep;
+}
+
+static int open_state_file(const char *name, const char *prefix, int num,
+                          int for_write)
+{
+       char out[64];
+       int flags;
+       int fd;
+
+       if (for_write)
+               flags = O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY | O_SYNC;
+       else
+               flags = O_RDONLY;
+
+       verify_state_gen_name(out, sizeof(out), name, prefix, num);
+
+       fd = open(out, flags, 0644);
+       if (fd == -1) {
+               perror("fio: open state file");
+               return -1;
+       }
+
+       return fd;
+}
+
+static int write_thread_list_state(struct thread_io_list *s,
+                                  const char *prefix)
+{
+       struct verify_state_hdr hdr;
+       uint64_t crc;
+       ssize_t ret;
+       int fd;
+
+       fd = open_state_file((const char *) s->name, prefix, s->index, 1);
+       if (fd == -1)
+               return 1;
+
+       crc = fio_crc32c((void *)s, thread_io_list_sz(s));
+
+       hdr.version = cpu_to_le64((uint64_t) VSTATE_HDR_VERSION);
+       hdr.size = cpu_to_le64((uint64_t) thread_io_list_sz(s));
+       hdr.crc = cpu_to_le64(crc);
+       ret = write(fd, &hdr, sizeof(hdr));
+       if (ret != sizeof(hdr))
+               goto write_fail;
+
+       ret = write(fd, s, thread_io_list_sz(s));
+       if (ret != thread_io_list_sz(s)) {
+write_fail:
+               if (ret < 0)
+                       perror("fio: write state file");
+               log_err("fio: failed to write state file\n");
+               ret = 1;
+       } else
+               ret = 0;
+
+       close(fd);
+       return ret;
+}
+
+void __verify_save_state(struct all_io_list *state, const char *prefix)
+{
+       struct thread_io_list *s = &state->state[0];
+       unsigned int i;
+
+       for (i = 0; i < le64_to_cpu(state->threads); i++) {
+               write_thread_list_state(s,  prefix);
+               s = io_list_next(s);
+       }
+}
+
+void verify_save_state(void)
+{
+       struct all_io_list *state;
+       size_t sz;
+
+       state = get_all_io_list(IO_LIST_ALL, &sz);
+       if (state) {
+               __verify_save_state(state, "local");
+               free(state);
+       }
+}
+
+void verify_free_state(struct thread_data *td)
+{
+       if (td->vstate)
+               free(td->vstate);
+}
+
+static struct thread_io_list *convert_v1_list(struct thread_io_list_v1 *s)
+{
+       struct thread_io_list *til;
+       int i;
+
+       til = malloc(__thread_io_list_sz(s->no_comps));
+       til->no_comps = s->no_comps;
+       til->depth = s->depth;
+       til->numberio = s->numberio;
+       til->index = s->index;
+       memcpy(til->name, s->name, sizeof(til->name));
+
+       til->rand.use64 = 0;
+       for (i = 0; i < 4; i++)
+               til->rand.state32.s[i] = s->rand.s[i];
+
+       for (i = 0; i < s->no_comps; i++)
+               til->offsets[i] = s->offsets[i];
+
+       return til;
+}
+
+void verify_convert_assign_state(struct thread_data *td, void *p, int version)
+{
+       struct thread_io_list *til;
+       int i;
+
+       if (version == 1) {
+               struct thread_io_list_v1 *s = p;
+
+               s->no_comps = le64_to_cpu(s->no_comps);
+               s->depth = le64_to_cpu(s->depth);
+               s->numberio = le64_to_cpu(s->numberio);
+               for (i = 0; i < 4; i++)
+                       s->rand.s[i] = le32_to_cpu(s->rand.s[i]);
+               for (i = 0; i < s->no_comps; i++)
+                       s->offsets[i] = le64_to_cpu(s->offsets[i]);
+
+               til = convert_v1_list(s);
+               free(s);
+       } else {
+               struct thread_io_list *s = p;
+
+               s->no_comps = le64_to_cpu(s->no_comps);
+               s->depth = le64_to_cpu(s->depth);
+               s->numberio = le64_to_cpu(s->numberio);
+               s->rand.use64 = le64_to_cpu(s->rand.use64);
+
+               if (s->rand.use64) {
+                       for (i = 0; i < 6; i++)
+                               s->rand.state64.s[i] = le64_to_cpu(s->rand.state64.s[i]);
+               } else {
+                       for (i = 0; i < 4; i++)
+                               s->rand.state32.s[i] = le32_to_cpu(s->rand.state32.s[i]);
+               }
+               for (i = 0; i < s->no_comps; i++)
+                       s->offsets[i] = le64_to_cpu(s->offsets[i]);
+
+               til = p;
+       }
+
+       td->vstate = til;
+}
+
+int verify_state_hdr(struct verify_state_hdr *hdr, struct thread_io_list *s,
+                    int *version)
+{
+       uint64_t crc;
+
+       hdr->version = le64_to_cpu(hdr->version);
+       hdr->size = le64_to_cpu(hdr->size);
+       hdr->crc = le64_to_cpu(hdr->crc);
+
+       if (hdr->version != VSTATE_HDR_VERSION ||
+           hdr->version != VSTATE_HDR_VERSION_V1)
+               return 1;
+
+       crc = fio_crc32c((void *)s, hdr->size);
+       if (crc != hdr->crc)
+               return 1;
+
+       *version = hdr->version;
+       return 0;
+}
+
+int verify_load_state(struct thread_data *td, const char *prefix)
+{
+       struct verify_state_hdr hdr;
+       void *s = NULL;
+       uint64_t crc;
+       ssize_t ret;
+       int fd;
+
+       if (!td->o.verify_state)
+               return 0;
+
+       fd = open_state_file(td->o.name, prefix, td->thread_number - 1, 0);
+       if (fd == -1)
+               return 1;
+
+       ret = read(fd, &hdr, sizeof(hdr));
+       if (ret != sizeof(hdr)) {
+               if (ret < 0)
+                       td_verror(td, errno, "read verify state hdr");
+               log_err("fio: failed reading verify state header\n");
+               goto err;
+       }
+
+       hdr.version = le64_to_cpu(hdr.version);
+       hdr.size = le64_to_cpu(hdr.size);
+       hdr.crc = le64_to_cpu(hdr.crc);
+
+       if (hdr.version != VSTATE_HDR_VERSION &&
+           hdr.version != VSTATE_HDR_VERSION_V1) {
+               log_err("fio: bad version in verify state header\n");
+               goto err;
+       }
+
+       s = malloc(hdr.size);
+       ret = read(fd, s, hdr.size);
+       if (ret != hdr.size) {
+               if (ret < 0)
+                       td_verror(td, errno, "read verify state");
+               log_err("fio: failed reading verity state\n");
+               goto err;
+       }
+
+       crc = fio_crc32c(s, hdr.size);
+       if (crc != hdr.crc) {
+               log_err("fio: verify state is corrupt\n");
+               goto err;
+       }
+
+       close(fd);
+
+       verify_convert_assign_state(td, s, hdr.version);
+       return 0;
+err:
+       if (s)
+               free(s);
+       close(fd);
+       return 1;
+}
+
+/*
+ * Use the loaded verify state to know when to stop doing verification
+ */
+int verify_state_should_stop(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       struct thread_io_list *s = td->vstate;
+       int i;
+
+       if (!s)
+               return 0;
+
+       /*
+        * If we're not into the window of issues - depth yet, continue. If
+        * issue is shorter than depth, do check.
+        */
+       if ((td->io_blocks[DDIR_READ] < s->depth ||
+           s->numberio - td->io_blocks[DDIR_READ] > s->depth) &&
+           s->numberio > s->depth)
+               return 0;
+
+       /*
+        * We're in the window of having to check if this io was
+        * completed or not. If the IO was seen as completed, then
+        * lets verify it.
+        */
+       for (i = 0; i < s->no_comps; i++)
+               if (io_u->offset == s->offsets[i])
+                       return 0;
+
+       /*
+        * Not found, we have to stop
+        */
+       return 1;
+}