Jens Axboe | ebac465 | 2005-12-08 15:25:21 +0100 | [diff] [blame^] | 1 | /* |
| 2 | * The io parts of the fio tool, includes workers for sync and mmap'ed |
| 3 | * io, as well as both posix and linux libaio support. |
| 4 | * |
| 5 | * sync io is implemented on top of aio. |
| 6 | * |
| 7 | * This is not really specific to fio, if the get_io_u/put_io_u and |
| 8 | * structures was pulled into this as well it would be a perfectly |
| 9 | * generic io engine that could be used for other projects. |
| 10 | * |
| 11 | */ |
| 12 | #include <stdio.h> |
| 13 | #include <stdlib.h> |
| 14 | #include <unistd.h> |
| 15 | #include <errno.h> |
| 16 | #include <assert.h> |
| 17 | #include <time.h> |
| 18 | #include <sys/mman.h> |
| 19 | #include "fio.h" |
| 20 | #include "os.h" |
| 21 | |
| 22 | #ifdef FIO_HAVE_LIBAIO |
| 23 | |
| 24 | #define ev_to_iou(ev) (struct io_u *) ((unsigned long) (ev)->obj) |
| 25 | |
| 26 | static int fio_io_sync(struct thread_data *td) |
| 27 | { |
| 28 | return fsync(td->fd); |
| 29 | } |
| 30 | |
| 31 | static int fill_timespec(struct timespec *ts) |
| 32 | { |
| 33 | #ifdef _POSIX_TIMERS |
| 34 | if (!clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, ts)) |
| 35 | return 0; |
| 36 | |
| 37 | perror("clock_gettime"); |
| 38 | #endif |
| 39 | return 1; |
| 40 | } |
| 41 | |
| 42 | static unsigned long long ts_utime_since_now(struct timespec *t) |
| 43 | { |
| 44 | long long sec, nsec; |
| 45 | struct timespec now; |
| 46 | |
| 47 | if (fill_timespec(&now)) |
| 48 | return 0; |
| 49 | |
| 50 | sec = now.tv_sec - t->tv_sec; |
| 51 | nsec = now.tv_nsec - t->tv_nsec; |
| 52 | if (sec > 0 && nsec < 0) { |
| 53 | sec--; |
| 54 | nsec += 1000000000; |
| 55 | } |
| 56 | |
| 57 | sec *= 1000000; |
| 58 | nsec /= 1000; |
| 59 | return sec + nsec; |
| 60 | } |
| 61 | |
| 62 | struct libaio_data { |
| 63 | io_context_t aio_ctx; |
| 64 | struct io_event *aio_events; |
| 65 | }; |
| 66 | |
| 67 | static int fio_libaio_io_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 68 | { |
| 69 | if (io_u->ddir == DDIR_READ) |
| 70 | io_prep_pread(&io_u->iocb, td->fd, io_u->buf, io_u->buflen, io_u->offset); |
| 71 | else |
| 72 | io_prep_pwrite(&io_u->iocb, td->fd, io_u->buf, io_u->buflen, io_u->offset); |
| 73 | |
| 74 | return 0; |
| 75 | } |
| 76 | |
| 77 | static struct io_u *fio_libaio_event(struct thread_data *td, int event) |
| 78 | { |
| 79 | struct libaio_data *ld = td->io_data; |
| 80 | |
| 81 | return ev_to_iou(ld->aio_events + event); |
| 82 | } |
| 83 | |
| 84 | static int fio_libaio_getevents(struct thread_data *td, int min, int max, |
| 85 | struct timespec *t) |
| 86 | { |
| 87 | struct libaio_data *ld = td->io_data; |
| 88 | int r; |
| 89 | |
| 90 | do { |
| 91 | r = io_getevents(ld->aio_ctx, min, max, ld->aio_events, t); |
| 92 | if (r == -EAGAIN) { |
| 93 | usleep(100); |
| 94 | continue; |
| 95 | } else if (r == -EINTR) |
| 96 | continue; |
| 97 | else |
| 98 | break; |
| 99 | } while (1); |
| 100 | |
| 101 | return r; |
| 102 | } |
| 103 | |
| 104 | static int fio_libaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 105 | { |
| 106 | struct libaio_data *ld = td->io_data; |
| 107 | struct iocb *iocb = &io_u->iocb; |
| 108 | int ret; |
| 109 | |
| 110 | do { |
| 111 | ret = io_submit(ld->aio_ctx, 1, &iocb); |
| 112 | if (ret == 1) |
| 113 | return 0; |
| 114 | else if (ret == -EAGAIN) |
| 115 | usleep(100); |
| 116 | else if (ret == -EINTR) |
| 117 | continue; |
| 118 | else |
| 119 | break; |
| 120 | } while (1); |
| 121 | |
| 122 | return ret; |
| 123 | |
| 124 | } |
| 125 | |
| 126 | static int fio_libaio_cancel(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 127 | { |
| 128 | struct libaio_data *ld = td->io_data; |
| 129 | |
| 130 | return io_cancel(ld->aio_ctx, &io_u->iocb, ld->aio_events); |
| 131 | } |
| 132 | |
| 133 | static void fio_libaio_cleanup(struct thread_data *td) |
| 134 | { |
| 135 | struct libaio_data *ld = td->io_data; |
| 136 | |
| 137 | if (ld) { |
| 138 | io_destroy(ld->aio_ctx); |
| 139 | if (ld->aio_events) |
| 140 | free(ld->aio_events); |
| 141 | |
| 142 | free(ld); |
| 143 | td->io_data = NULL; |
| 144 | } |
| 145 | } |
| 146 | |
| 147 | int fio_libaio_init(struct thread_data *td) |
| 148 | { |
| 149 | struct libaio_data *ld = malloc(sizeof(*ld)); |
| 150 | |
| 151 | memset(ld, 0, sizeof(*ld)); |
| 152 | if (io_queue_init(td->iodepth, &ld->aio_ctx)) { |
| 153 | td_verror(td, errno); |
| 154 | return 1; |
| 155 | } |
| 156 | |
| 157 | td->io_prep = fio_libaio_io_prep; |
| 158 | td->io_queue = fio_libaio_queue; |
| 159 | td->io_getevents = fio_libaio_getevents; |
| 160 | td->io_event = fio_libaio_event; |
| 161 | td->io_cancel = fio_libaio_cancel; |
| 162 | td->io_cleanup = fio_libaio_cleanup; |
| 163 | td->io_sync = fio_io_sync; |
| 164 | |
| 165 | ld->aio_events = malloc(td->iodepth * sizeof(struct io_event)); |
| 166 | td->io_data = ld; |
| 167 | return 0; |
| 168 | } |
| 169 | |
| 170 | #else /* FIO_HAVE_LIBAIO */ |
| 171 | |
| 172 | int fio_libaio_init(struct thread_data *td) |
| 173 | { |
| 174 | return EINVAL; |
| 175 | } |
| 176 | |
| 177 | #endif /* FIO_HAVE_LIBAIO */ |
| 178 | |
| 179 | #ifdef FIO_HAVE_POSIXAIO |
| 180 | |
| 181 | struct posixaio_data { |
| 182 | struct io_u **aio_events; |
| 183 | }; |
| 184 | |
| 185 | static int fio_posixaio_cancel(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 186 | { |
| 187 | int r = aio_cancel(td->fd, &io_u->aiocb); |
| 188 | |
| 189 | if (r == 1 || r == AIO_CANCELED) |
| 190 | return 0; |
| 191 | |
| 192 | return 1; |
| 193 | } |
| 194 | |
| 195 | static int fio_posixaio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 196 | { |
| 197 | struct aiocb *aiocb = &io_u->aiocb; |
| 198 | |
| 199 | aiocb->aio_fildes = td->fd; |
| 200 | aiocb->aio_buf = io_u->buf; |
| 201 | aiocb->aio_nbytes = io_u->buflen; |
| 202 | aiocb->aio_offset = io_u->offset; |
| 203 | |
| 204 | io_u->seen = 0; |
| 205 | return 0; |
| 206 | } |
| 207 | |
| 208 | static int fio_posixaio_getevents(struct thread_data *td, int min, int max, |
| 209 | struct timespec *t) |
| 210 | { |
| 211 | struct posixaio_data *pd = td->io_data; |
| 212 | struct list_head *entry; |
| 213 | struct timespec start; |
| 214 | int r, have_timeout = 0; |
| 215 | |
| 216 | if (t && !fill_timespec(&start)) |
| 217 | have_timeout = 1; |
| 218 | |
| 219 | r = 0; |
| 220 | restart: |
| 221 | list_for_each(entry, &td->io_u_busylist) { |
| 222 | struct io_u *io_u = list_entry(entry, struct io_u, list); |
| 223 | int err; |
| 224 | |
| 225 | if (io_u->seen) |
| 226 | continue; |
| 227 | |
| 228 | err = aio_error(&io_u->aiocb); |
| 229 | switch (err) { |
| 230 | default: |
| 231 | io_u->error = err; |
| 232 | case ECANCELED: |
| 233 | case 0: |
| 234 | pd->aio_events[r++] = io_u; |
| 235 | io_u->seen = 1; |
| 236 | break; |
| 237 | case EINPROGRESS: |
| 238 | break; |
| 239 | } |
| 240 | |
| 241 | if (r >= max) |
| 242 | break; |
| 243 | } |
| 244 | |
| 245 | if (r >= min) |
| 246 | return r; |
| 247 | |
| 248 | if (have_timeout) { |
| 249 | unsigned long long usec; |
| 250 | |
| 251 | usec = (t->tv_sec * 1000000) + (t->tv_nsec / 1000); |
| 252 | if (ts_utime_since_now(&start) > usec) |
| 253 | return r; |
| 254 | } |
| 255 | |
| 256 | /* |
| 257 | * hrmpf, we need to wait for more. we should use aio_suspend, for |
| 258 | * now just sleep a little and recheck status of busy-and-not-seen |
| 259 | */ |
| 260 | usleep(1000); |
| 261 | goto restart; |
| 262 | } |
| 263 | |
| 264 | static struct io_u *fio_posixaio_event(struct thread_data *td, int event) |
| 265 | { |
| 266 | struct posixaio_data *pd = td->io_data; |
| 267 | |
| 268 | return pd->aio_events[event]; |
| 269 | } |
| 270 | |
| 271 | static int fio_posixaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 272 | { |
| 273 | struct aiocb *aiocb = &io_u->aiocb; |
| 274 | int ret; |
| 275 | |
| 276 | if (io_u->ddir == DDIR_READ) |
| 277 | ret = aio_read(aiocb); |
| 278 | else |
| 279 | ret = aio_write(aiocb); |
| 280 | |
| 281 | if (ret) |
| 282 | io_u->error = errno; |
| 283 | |
| 284 | return io_u->error; |
| 285 | } |
| 286 | |
| 287 | static void fio_posixaio_cleanup(struct thread_data *td) |
| 288 | { |
| 289 | struct posixaio_data *pd = td->io_data; |
| 290 | |
| 291 | if (pd) { |
| 292 | free(pd->aio_events); |
| 293 | free(pd); |
| 294 | td->io_data = NULL; |
| 295 | } |
| 296 | } |
| 297 | |
| 298 | int fio_posixaio_init(struct thread_data *td) |
| 299 | { |
| 300 | struct posixaio_data *pd = malloc(sizeof(*pd)); |
| 301 | |
| 302 | pd->aio_events = malloc(td->iodepth * sizeof(struct io_u *)); |
| 303 | |
| 304 | td->io_prep = fio_posixaio_prep; |
| 305 | td->io_queue = fio_posixaio_queue; |
| 306 | td->io_getevents = fio_posixaio_getevents; |
| 307 | td->io_event = fio_posixaio_event; |
| 308 | td->io_cancel = fio_posixaio_cancel; |
| 309 | td->io_cleanup = fio_posixaio_cleanup; |
| 310 | td->io_sync = fio_io_sync; |
| 311 | |
| 312 | td->io_data = pd; |
| 313 | return 0; |
| 314 | } |
| 315 | |
| 316 | #else /* FIO_HAVE_POSIXAIO */ |
| 317 | |
| 318 | int fio_posixaio_init(struct thread_data *td) |
| 319 | { |
| 320 | return EINVAL; |
| 321 | } |
| 322 | |
| 323 | #endif /* FIO_HAVE_POSIXAIO */ |
| 324 | |
| 325 | struct syncio_data { |
| 326 | struct io_u *last_io_u; |
| 327 | }; |
| 328 | |
| 329 | static int fio_syncio_getevents(struct thread_data *td, int min, int max, |
| 330 | struct timespec *t) |
| 331 | { |
| 332 | assert(max <= 1); |
| 333 | |
| 334 | /* |
| 335 | * we can only have one finished io_u for sync io, since the depth |
| 336 | * is always 1 |
| 337 | */ |
| 338 | if (list_empty(&td->io_u_busylist)) |
| 339 | return 0; |
| 340 | |
| 341 | return 1; |
| 342 | } |
| 343 | |
| 344 | static struct io_u *fio_syncio_event(struct thread_data *td, int event) |
| 345 | { |
| 346 | struct syncio_data *sd = td->io_data; |
| 347 | |
| 348 | assert(event == 0); |
| 349 | |
| 350 | return sd->last_io_u; |
| 351 | } |
| 352 | |
| 353 | static int fio_syncio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 354 | { |
| 355 | if (td->cur_off != io_u->offset) { |
| 356 | if (lseek(td->fd, io_u->offset, SEEK_SET) == -1) { |
| 357 | td_verror(td, errno); |
| 358 | return 1; |
| 359 | } |
| 360 | } |
| 361 | |
| 362 | return 0; |
| 363 | } |
| 364 | |
| 365 | static int fio_syncio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 366 | { |
| 367 | struct syncio_data *sd = td->io_data; |
| 368 | int ret; |
| 369 | |
| 370 | if (io_u->ddir == DDIR_READ) |
| 371 | ret = read(td->fd, io_u->buf, io_u->buflen); |
| 372 | else |
| 373 | ret = write(td->fd, io_u->buf, io_u->buflen); |
| 374 | |
| 375 | if ((unsigned int) ret != io_u->buflen) { |
| 376 | if (ret > 0) { |
| 377 | io_u->resid = io_u->buflen - ret; |
| 378 | io_u->error = ENODATA; |
| 379 | } else |
| 380 | io_u->error = errno; |
| 381 | } |
| 382 | |
| 383 | if (!io_u->error) |
| 384 | sd->last_io_u = io_u; |
| 385 | |
| 386 | return io_u->error; |
| 387 | } |
| 388 | |
| 389 | static void fio_syncio_cleanup(struct thread_data *td) |
| 390 | { |
| 391 | if (td->io_data) { |
| 392 | free(td->io_data); |
| 393 | td->io_data = NULL; |
| 394 | } |
| 395 | } |
| 396 | |
| 397 | int fio_syncio_init(struct thread_data *td) |
| 398 | { |
| 399 | struct syncio_data *sd = malloc(sizeof(*sd)); |
| 400 | |
| 401 | td->io_prep = fio_syncio_prep; |
| 402 | td->io_queue = fio_syncio_queue; |
| 403 | td->io_getevents = fio_syncio_getevents; |
| 404 | td->io_event = fio_syncio_event; |
| 405 | td->io_cancel = NULL; |
| 406 | td->io_cleanup = fio_syncio_cleanup; |
| 407 | td->io_sync = fio_io_sync; |
| 408 | |
| 409 | sd->last_io_u = NULL; |
| 410 | td->io_data = sd; |
| 411 | return 0; |
| 412 | } |
| 413 | |
| 414 | static int fio_mmapio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 415 | { |
| 416 | unsigned long long real_off = io_u->offset - td->file_offset; |
| 417 | struct syncio_data *sd = td->io_data; |
| 418 | |
| 419 | if (io_u->ddir == DDIR_READ) |
| 420 | memcpy(io_u->buf, td->mmap + real_off, io_u->buflen); |
| 421 | else |
| 422 | memcpy(td->mmap + real_off, io_u->buf, io_u->buflen); |
| 423 | |
| 424 | /* |
| 425 | * not really direct, but should drop the pages from the cache |
| 426 | */ |
| 427 | if (td->odirect) { |
| 428 | if (msync(td->mmap + real_off, io_u->buflen, MS_SYNC) < 0) |
| 429 | io_u->error = errno; |
| 430 | if (madvise(td->mmap + real_off, io_u->buflen, MADV_DONTNEED) < 0) |
| 431 | io_u->error = errno; |
| 432 | } |
| 433 | |
| 434 | if (!io_u->error) |
| 435 | sd->last_io_u = io_u; |
| 436 | |
| 437 | return io_u->error; |
| 438 | } |
| 439 | |
| 440 | static int fio_mmapio_sync(struct thread_data *td) |
| 441 | { |
| 442 | return msync(td->mmap, td->file_size, MS_SYNC); |
| 443 | } |
| 444 | |
| 445 | int fio_mmapio_init(struct thread_data *td) |
| 446 | { |
| 447 | struct syncio_data *sd = malloc(sizeof(*sd)); |
| 448 | |
| 449 | td->io_prep = NULL; |
| 450 | td->io_queue = fio_mmapio_queue; |
| 451 | td->io_getevents = fio_syncio_getevents; |
| 452 | td->io_event = fio_syncio_event; |
| 453 | td->io_cancel = NULL; |
| 454 | td->io_cleanup = fio_syncio_cleanup; |
| 455 | td->io_sync = fio_mmapio_sync; |
| 456 | |
| 457 | sd->last_io_u = NULL; |
| 458 | td->io_data = sd; |
| 459 | return 0; |
| 460 | } |
| 461 | |
| 462 | #ifdef FIO_HAVE_SGIO |
| 463 | |
| 464 | struct sgio_data { |
| 465 | struct io_u *last_io_u; |
| 466 | unsigned char cdb[10]; |
| 467 | unsigned int bs; |
| 468 | }; |
| 469 | |
| 470 | static inline void sgio_hdr_init(struct sgio_data *sd, struct sg_io_hdr *hdr, |
| 471 | struct io_u *io_u) |
| 472 | { |
| 473 | memset(hdr, 0, sizeof(*hdr)); |
| 474 | memset(sd->cdb, 0, sizeof(sd->cdb)); |
| 475 | |
| 476 | hdr->interface_id = 'S'; |
| 477 | hdr->cmdp = sd->cdb; |
| 478 | hdr->cmd_len = sizeof(sd->cdb); |
| 479 | |
| 480 | if (io_u) { |
| 481 | hdr->dxferp = io_u->buf; |
| 482 | hdr->dxfer_len = io_u->buflen; |
| 483 | } |
| 484 | } |
| 485 | |
| 486 | static int fio_sgio_sync(struct thread_data *td) |
| 487 | { |
| 488 | struct sgio_data *sd = td->io_data; |
| 489 | struct sg_io_hdr hdr; |
| 490 | |
| 491 | sgio_hdr_init(sd, &hdr, NULL); |
| 492 | hdr.dxfer_direction = SG_DXFER_NONE; |
| 493 | |
| 494 | hdr.cmdp[0] = 0x35; |
| 495 | |
| 496 | return ioctl(td->fd, SG_IO, &hdr); |
| 497 | } |
| 498 | |
| 499 | static int fio_sgio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 500 | { |
| 501 | struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr; |
| 502 | struct sgio_data *sd = td->io_data; |
| 503 | int nr_blocks, lba; |
| 504 | |
| 505 | if (io_u->buflen & (sd->bs - 1)) { |
| 506 | fprintf(stderr, "read/write not sector aligned\n"); |
| 507 | return EINVAL; |
| 508 | } |
| 509 | |
| 510 | sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u); |
| 511 | |
| 512 | if (io_u->ddir == DDIR_READ) { |
| 513 | hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_FROM_DEV; |
| 514 | hdr->cmdp[0] = 0x28; |
| 515 | } else { |
| 516 | hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_TO_DEV; |
| 517 | hdr->cmdp[0] = 0x2a; |
| 518 | } |
| 519 | |
| 520 | nr_blocks = io_u->buflen / sd->bs; |
| 521 | lba = io_u->offset / sd->bs; |
| 522 | hdr->cmdp[2] = (lba >> 24) & 0xff; |
| 523 | hdr->cmdp[3] = (lba >> 16) & 0xff; |
| 524 | hdr->cmdp[4] = (lba >> 8) & 0xff; |
| 525 | hdr->cmdp[5] = lba & 0xff; |
| 526 | hdr->cmdp[7] = (nr_blocks >> 8) & 0xff; |
| 527 | hdr->cmdp[8] = nr_blocks & 0xff; |
| 528 | return 0; |
| 529 | } |
| 530 | |
| 531 | static int fio_sgio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u) |
| 532 | { |
| 533 | struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr; |
| 534 | struct sgio_data *sd = td->io_data; |
| 535 | int ret; |
| 536 | |
| 537 | ret = ioctl(td->fd, SG_IO, hdr); |
| 538 | if (ret < 0) |
| 539 | io_u->error = errno; |
| 540 | else if (hdr->status) { |
| 541 | io_u->resid = hdr->resid; |
| 542 | io_u->error = EIO; |
| 543 | } |
| 544 | |
| 545 | if (!io_u->error) |
| 546 | sd->last_io_u = io_u; |
| 547 | |
| 548 | return io_u->error; |
| 549 | } |
| 550 | |
| 551 | static struct io_u *fio_sgio_event(struct thread_data *td, int event) |
| 552 | { |
| 553 | struct sgio_data *sd = td->io_data; |
| 554 | |
| 555 | assert(event == 0); |
| 556 | |
| 557 | return sd->last_io_u; |
| 558 | } |
| 559 | |
| 560 | int fio_sgio_init(struct thread_data *td) |
| 561 | { |
| 562 | struct sgio_data *sd; |
| 563 | int bs; |
| 564 | |
| 565 | if (td->filetype != FIO_TYPE_BD) { |
| 566 | fprintf(stderr, "ioengine sgio only works on block devices\n"); |
| 567 | return 1; |
| 568 | } |
| 569 | |
| 570 | if (ioctl(td->fd, BLKSSZGET, &bs) < 0) { |
| 571 | td_verror(td, errno); |
| 572 | return 1; |
| 573 | } |
| 574 | |
| 575 | sd = malloc(sizeof(*sd)); |
| 576 | sd->bs = bs; |
| 577 | |
| 578 | td->io_prep = fio_sgio_prep; |
| 579 | td->io_queue = fio_sgio_queue; |
| 580 | td->io_getevents = fio_syncio_getevents; |
| 581 | td->io_event = fio_sgio_event; |
| 582 | td->io_cancel = NULL; |
| 583 | td->io_cleanup = fio_syncio_cleanup; |
| 584 | td->io_sync = fio_sgio_sync; |
| 585 | |
| 586 | /* |
| 587 | * we want to do it, regardless of whether odirect is set or not |
| 588 | */ |
| 589 | td->override_sync = 1; |
| 590 | |
| 591 | sd->last_io_u = NULL; |
| 592 | td->io_data = sd; |
| 593 | return 0; |
| 594 | } |
| 595 | |
| 596 | #else /* FIO_HAVE_SGIO */ |
| 597 | |
| 598 | int fio_sgio_init(struct thread_data *td) |
| 599 | { |
| 600 | return EINVAL; |
| 601 | } |
| 602 | |
| 603 | #endif /* FIO_HAVE_SGIO */ |