zbd.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2018 Western Digital Corporation or its affiliates.
   3  *
   4  * This file is released under the GPL.
   5  */
   6
   7 #include <errno.h>
   8 #include <string.h>
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <dirent.h>
  11 #include <fcntl.h>
  12 #include <sys/ioctl.h>
  13 #include <sys/stat.h>
  14 #include <unistd.h>
  15 #include <linux/blkzoned.h>
  16 #include "file.h"
  17 #include "fio.h"
  18 #include "lib/pow2.h"
  19 #include "log.h"
  20 #include "smalloc.h"
  21 #include "verify.h"
  22 #include "zbd.h"
  23
  24 /**
  25  * zbd_zone_idx - convert an offset into a zone number
  26  * @f: file pointer.
  27  * @offset: offset in bytes. If this offset is in the first zone_size bytes
  28  *          past the disk size then the index of the sentinel is returned.
  29  */
  30 static uint32_t zbd_zone_idx(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  31 {
  32         uint32_t zone_idx;
  33
  34         if (f->zbd_info->zone_size_log2 > 0)
  35                 zone_idx = offset >> f->zbd_info->zone_size_log2;
  36         else
  37                 zone_idx = offset / f->zbd_info->zone_size;
  38
  39         return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
  40 }
  41
  42 /**
  43  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
  44  * @f: file pointer.
  45  * @z: zone info pointer.
  46  * @required: minimum number of bytes that must remain in a zone.
  47  *
  48  * The caller must hold z->mutex.
  49  */
  50 static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
  51                           uint64_t required)
  52 {
  53         assert((required & 511) == 0);
  54
  55         return z->type == BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ &&
  56                 z->wp + required > z->start + f->zbd_info->zone_size;
  57 }
  58
  59 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  60 {
  61         return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
  62 }
  63
  64 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned drives. */
  65 static bool zbd_using_direct_io(void)
  66 {
  67         struct thread_data *td;
  68         struct fio_file *f;
  69         int i, j;
  70
  71         for_each_td(td, i) {
  72                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
  73                         continue;
  74                 for_each_file(td, f, j) {
  75                         if (f->zbd_info &&
  76                             f->zbd_info->model == ZBD_DM_HOST_MANAGED)
  77                                 return false;
  78                 }
  79         }
  80
  81         return true;
  82 }
  83
  84 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
  85 static bool zbd_is_seq_job(struct fio_file *f)
  86 {
  87         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
  88
  89         assert(f->zbd_info);
  90         if (f->io_size == 0)
  91                 return false;
  92         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
  93         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
  94         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
  95                 if (f->zbd_info->zone_info[zone_idx].type ==
  96                     BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
  97                         return true;
  98
  99         return false;
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 104  */
 105 static bool zbd_verify_sizes(void)
 106 {
 107         const struct fio_zone_info *z;
 108         struct thread_data *td;
 109         struct fio_file *f;
 110         uint64_t new_offset, new_end;
 111         uint32_t zone_idx;
 112         int i, j;
 113
 114         for_each_td(td, i) {
 115                 for_each_file(td, f, j) {
 116                         if (!f->zbd_info)
 117                                 continue;
 118                         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 119                                 continue;
 120                         if (!zbd_is_seq_job(f))
 121                                 continue;
 122                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
 123                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 124                         if (f->file_offset != z->start) {
 125                                 new_offset = (z+1)->start;
 126                                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 127                                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 128                                                  f->file_name);
 129                                         return false;
 130                                 }
 131                                 log_info("%s: rounded up offset from %llu to %llu\n",
 132                                          f->file_name, (unsigned long long) f->file_offset,
 133                                          (unsigned long long) new_offset);
 134                                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 135                                 f->file_offset = new_offset;
 136                         }
 137                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
 138                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 139                         new_end = z->start;
 140                         if (f->file_offset + f->io_size != new_end) {
 141                                 if (new_end <= f->file_offset) {
 142                                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 143                                                  f->file_name);
 144                                         return false;
 145                                 }
 146                                 log_info("%s: rounded down io_size from %llu to %llu\n",
 147                                          f->file_name, (unsigned long long) f->io_size,
 148                                          (unsigned long long) new_end - f->file_offset);
 149                                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 150                         }
 151                 }
 152         }
 153
 154         return true;
 155 }
 156
 157 static bool zbd_verify_bs(void)
 158 {
 159         struct thread_data *td;
 160         struct fio_file *f;
 161         uint32_t zone_size;
 162         int i, j, k;
 163
 164         for_each_td(td, i) {
 165                 for_each_file(td, f, j) {
 166                         if (!f->zbd_info)
 167                                 continue;
 168                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 169                         for (k = 0; k < ARRAY_SIZE(td->o.bs); k++) {
 170                                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE &&
 171                                     zone_size % td->o.bs[k] != 0) {
 172                                         log_info("%s: block size %llu is not a divisor of the zone size %d\n",
 173                                                  f->file_name, td->o.bs[k],
 174                                                  zone_size);
 175                                         return false;
 176                                 }
 177                         }
 178                 }
 179         }
 180         return true;
 181 }
 182
 183 /*
 184  * Read zone information into @buf starting from sector @start_sector.
 185  * @fd is a file descriptor that refers to a block device and @bufsz is the
 186  * size of @buf.
 187  *
 188  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 189  */
 190 static int read_zone_info(int fd, uint64_t start_sector,
 191                           void *buf, unsigned int bufsz)
 192 {
 193         struct blk_zone_report *hdr = buf;
 194
 195         if (bufsz < sizeof(*hdr))
 196                 return -EINVAL;
 197
 198         memset(hdr, 0, sizeof(*hdr));
 199
 200         hdr->nr_zones = (bufsz - sizeof(*hdr)) / sizeof(struct blk_zone);
 201         hdr->sector = start_sector;
 202         return ioctl(fd, BLKREPORTZONE, hdr) >= 0 ? 0 : -errno;
 203 }
 204
 205 /*
 206  * Read up to 255 characters from the first line of a file. Strip the trailing
 207  * newline.
 208  */
 209 static char *read_file(const char *path)
 210 {
 211         char line[256], *p = line;
 212         FILE *f;
 213
 214         f = fopen(path, "rb");
 215         if (!f)
 216                 return NULL;
 217         if (!fgets(line, sizeof(line), f))
 218                 line[0] = '\0';
 219         strsep(&p, "\n");
 220         fclose(f);
 221
 222         return strdup(line);
 223 }
 224
 225 static enum blk_zoned_model get_zbd_model(const char *file_name)
 226 {
 227         enum blk_zoned_model model = ZBD_DM_NONE;
 228         char *zoned_attr_path = NULL;
 229         char *model_str = NULL;
 230         struct stat statbuf;
 231         char *sys_devno_path = NULL;
 232         char *part_attr_path = NULL;
 233         char *part_str = NULL;
 234         char sys_path[PATH_MAX];
 235         ssize_t sz;
 236         char *delim = NULL;
 237
 238         if (stat(file_name, &statbuf) < 0)
 239                 goto out;
 240
 241         if (asprintf(&sys_devno_path, "/sys/dev/block/%d:%d",
 242                      major(statbuf.st_rdev), minor(statbuf.st_rdev)) < 0)
 243                 goto out;
 244
 245         sz = readlink(sys_devno_path, sys_path, sizeof(sys_path) - 1);
 246         if (sz < 0)
 247                 goto out;
 248         sys_path[sz] = '\0';
 249
 250         /*
 251          * If the device is a partition device, cut the device name in the
 252          * canonical sysfs path to obtain the sysfs path of the holder device.
 253          *   e.g.:  /sys/devices/.../sda/sda1 -> /sys/devices/.../sda
 254          */
 255         if (asprintf(&part_attr_path, "/sys/dev/block/%s/partition",
 256                      sys_path) < 0)
 257                 goto out;
 258         part_str = read_file(part_attr_path);
 259         if (part_str && *part_str == '1') {
 260                 delim = strrchr(sys_path, '/');
 261                 if (!delim)
 262                         goto out;
 263                 *delim = '\0';
 264         }
 265
 266         if (asprintf(&zoned_attr_path,
 267                      "/sys/dev/block/%s/queue/zoned", sys_path) < 0)
 268                 goto out;
 269
 270         model_str = read_file(zoned_attr_path);
 271         if (!model_str)
 272                 goto out;
 273         dprint(FD_ZBD, "%s: zbd model string: %s\n", file_name, model_str);
 274         if (strcmp(model_str, "host-aware") == 0)
 275                 model = ZBD_DM_HOST_AWARE;
 276         else if (strcmp(model_str, "host-managed") == 0)
 277                 model = ZBD_DM_HOST_MANAGED;
 278
 279 out:
 280         free(model_str);
 281         free(zoned_attr_path);
 282         free(part_str);
 283         free(part_attr_path);
 284         free(sys_devno_path);
 285         return model;
 286 }
 287
 288 static int ilog2(uint64_t i)
 289 {
 290         int log = -1;
 291
 292         while (i) {
 293                 i >>= 1;
 294                 log++;
 295         }
 296         return log;
 297 }
 298
 299 /*
 300  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 301  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 302  */
 303 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 304 {
 305         uint32_t nr_zones;
 306         struct fio_zone_info *p;
 307         uint64_t zone_size;
 308         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 309         pthread_mutexattr_t attr;
 310         int i;
 311
 312         zone_size = td->o.zone_size;
 313         assert(zone_size);
 314         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 315         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 316                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 317         if (!zbd_info)
 318                 return -ENOMEM;
 319
 320         pthread_mutexattr_init(&attr);
 321         pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 322         pthread_mutexattr_setpshared(&attr, true);
 323         pthread_mutex_init(&zbd_info->mutex, &attr);
 324         zbd_info->refcount = 1;
 325         p = &zbd_info->zone_info[0];
 326         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 327                 pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
 328                 p->start = i * zone_size;
 329                 p->wp = p->start + zone_size;
 330                 p->type = BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ;
 331                 p->cond = BLK_ZONE_COND_EMPTY;
 332         }
 333         /* a sentinel */
 334         p->start = nr_zones * zone_size;
 335
 336         f->zbd_info = zbd_info;
 337         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 338         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 339                 ilog2(zone_size) : -1;
 340         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 341         pthread_mutexattr_destroy(&attr);
 342         return 0;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Parse the BLKREPORTZONE output and store it in f->zbd_info. Must be called
 347  * only for devices that support this ioctl, namely zoned block devices.
 348  */
 349 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 350 {
 351         const unsigned int bufsz = sizeof(struct blk_zone_report) +
 352                 4096 * sizeof(struct blk_zone);
 353         uint32_t nr_zones;
 354         struct blk_zone_report *hdr;
 355         const struct blk_zone *z;
 356         struct fio_zone_info *p;
 357         uint64_t zone_size, start_sector;
 358         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 359         pthread_mutexattr_t attr;
 360         void *buf;
 361         int fd, i, j, ret = 0;
 362
 363         pthread_mutexattr_init(&attr);
 364         pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 365         pthread_mutexattr_setpshared(&attr, true);
 366
 367         buf = malloc(bufsz);
 368         if (!buf)
 369                 goto out;
 370
 371         fd = open(f->file_name, O_RDONLY | O_LARGEFILE);
 372         if (fd < 0) {
 373                 ret = -errno;
 374                 goto free;
 375         }
 376
 377         ret = read_zone_info(fd, 0, buf, bufsz);
 378         if (ret < 0) {
 379                 log_info("fio: BLKREPORTZONE(%lu) failed for %s (%d).\n",
 380                          0UL, f->file_name, -ret);
 381                 goto close;
 382         }
 383         hdr = buf;
 384         if (hdr->nr_zones < 1) {
 385                 log_info("fio: %s has invalid zone information.\n",
 386                          f->file_name);
 387                 goto close;
 388         }
 389         z = (void *)(hdr + 1);
 390         zone_size = z->len << 9;
 391         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 392
 393         if (td->o.zone_size == 0) {
 394                 td->o.zone_size = zone_size;
 395         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 396                 log_info("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %llu.\n",
 397                          f->file_name, (unsigned long long) td->o.zone_size,
 398                         (unsigned long long) zone_size);
 399                 ret = -EINVAL;
 400                 goto close;
 401         }
 402
 403         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %llu KB\n", f->file_name,
 404                nr_zones, (unsigned long long) zone_size / 1024);
 405
 406         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 407                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 408         ret = -ENOMEM;
 409         if (!zbd_info)
 410                 goto close;
 411         pthread_mutex_init(&zbd_info->mutex, &attr);
 412         zbd_info->refcount = 1;
 413         p = &zbd_info->zone_info[0];
 414         for (start_sector = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 415                 z = (void *)(hdr + 1);
 416                 for (i = 0; i < hdr->nr_zones; i++, j++, z++, p++) {
 417                         pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
 418                         p->start = z->start << 9;
 419                         switch (z->cond) {
 420                         case BLK_ZONE_COND_NOT_WP:
 421                                 p->wp = p->start;
 422                                 break;
 423                         case BLK_ZONE_COND_FULL:
 424                                 p->wp = p->start + zone_size;
 425                                 break;
 426                         default:
 427                                 assert(z->start <= z->wp);
 428                                 assert(z->wp <= z->start + (zone_size >> 9));
 429                                 p->wp = z->wp << 9;
 430                                 break;
 431                         }
 432                         p->type = z->type;
 433                         p->cond = z->cond;
 434                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 435                                 log_info("%s: invalid zone data\n",
 436                                          f->file_name);
 437                                 ret = -EINVAL;
 438                                 goto close;
 439                         }
 440                 }
 441                 z--;
 442                 start_sector = z->start + z->len;
 443                 if (j >= nr_zones)
 444                         break;
 445                 ret = read_zone_info(fd, start_sector, buf, bufsz);
 446                 if (ret < 0) {
 447                         log_info("fio: BLKREPORTZONE(%llu) failed for %s (%d).\n",
 448                                  (unsigned long long) start_sector, f->file_name, -ret);
 449                         goto close;
 450                 }
 451         }
 452         /* a sentinel */
 453         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = start_sector << 9;
 454
 455         f->zbd_info = zbd_info;
 456         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 457         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 458                 ilog2(zone_size) : -1;
 459         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 460         zbd_info = NULL;
 461         ret = 0;
 462
 463 close:
 464         sfree(zbd_info);
 465         close(fd);
 466 free:
 467         free(buf);
 468 out:
 469         pthread_mutexattr_destroy(&attr);
 470         return ret;
 471 }
 472
 473 /*
 474  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 475  *
 476  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 477  */
 478 int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 479 {
 480         enum blk_zoned_model zbd_model;
 481         int ret = 0;
 482
 483         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 484
 485         zbd_model = get_zbd_model(f->file_name);
 486         switch (zbd_model) {
 487         case ZBD_DM_HOST_AWARE:
 488         case ZBD_DM_HOST_MANAGED:
 489                 ret = parse_zone_info(td, f);
 490                 break;
 491         case ZBD_DM_NONE:
 492                 ret = init_zone_info(td, f);
 493                 break;
 494         }
 495         if (ret == 0)
 496                 f->zbd_info->model = zbd_model;
 497         return ret;
 498 }
 499
 500 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 501 {
 502         uint32_t refcount;
 503
 504         if (!f->zbd_info)
 505                 return;
 506
 507         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 508         refcount = --f->zbd_info->refcount;
 509         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 510
 511         assert((int32_t)refcount >= 0);
 512         if (refcount == 0)
 513                 sfree(f->zbd_info);
 514         f->zbd_info = NULL;
 515 }
 516
 517 /*
 518  * Initialize f->zbd_info.
 519  *
 520  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 521  *
 522  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
 523  * fio fork() call.
 524  */
 525 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
 526 {
 527         struct thread_data *td2;
 528         struct fio_file *f2;
 529         int i, j, ret;
 530
 531         for_each_td(td2, i) {
 532                 for_each_file(td2, f2, j) {
 533                         if (td2 == td && f2 == file)
 534                                 continue;
 535                         if (!f2->zbd_info ||
 536                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
 537                                 continue;
 538                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
 539                         file->zbd_info->refcount++;
 540                         return 0;
 541                 }
 542         }
 543
 544         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
 545         if (ret < 0)
 546                 td_verror(td, -ret, "BLKREPORTZONE failed");
 547         return ret;
 548 }
 549
 550 int zbd_init(struct thread_data *td)
 551 {
 552         struct fio_file *f;
 553         int i;
 554
 555         for_each_file(td, f, i) {
 556                 if (f->filetype != FIO_TYPE_BLOCK)
 557                         continue;
 558                 if (td->o.zone_size && td->o.zone_size < 512) {
 559                         log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 560                                 f->file_name);
 561                         return 1;
 562                 }
 563                 if (td->o.zone_size == 0 &&
 564                     get_zbd_model(f->file_name) == ZBD_DM_NONE) {
 565                         log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular block devices with --zonemode=zbd\n\n",
 566                                 f->file_name);
 567                         return 1;
 568                 }
 569                 zbd_init_zone_info(td, f);
 570         }
 571
 572         if (!zbd_using_direct_io()) {
 573                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
 574                 return 1;
 575         }
 576
 577         if (!zbd_verify_sizes())
 578                 return 1;
 579
 580         if (!zbd_verify_bs())
 581                 return 1;
 582
 583         return 0;
 584 }
 585
 586 /**
 587  * zbd_reset_range - reset zones for a range of sectors
 588  * @td: FIO thread data.
 589  * @f: Fio file for which to reset zones
 590  * @sector: Starting sector in units of 512 bytes
 591  * @nr_sectors: Number of sectors in units of 512 bytes
 592  *
 593  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 594  */
 595 static int zbd_reset_range(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 596                            uint64_t offset, uint64_t length)
 597 {
 598         struct blk_zone_range zr = {
 599                 .sector         = offset >> 9,
 600                 .nr_sectors     = length >> 9,
 601         };
 602         uint32_t zone_idx_b, zone_idx_e;
 603         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
 604         int ret = 0;
 605
 606         assert(f->fd != -1);
 607         assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
 608         switch (f->zbd_info->model) {
 609         case ZBD_DM_HOST_AWARE:
 610         case ZBD_DM_HOST_MANAGED:
 611                 ret = ioctl(f->fd, BLKRESETZONE, &zr);
 612                 if (ret < 0) {
 613                         td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
 614                         log_err("%s: resetting wp for %llu sectors at sector %llu failed (%d).\n",
 615                                 f->file_name, zr.nr_sectors, zr.sector, errno);
 616                         return ret;
 617                 }
 618                 break;
 619         case ZBD_DM_NONE:
 620                 break;
 621         }
 622
 623         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, offset);
 624         zb = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_b];
 625         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, offset + length);
 626         ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
 627         for (z = zb; z < ze; z++) {
 628                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 629                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 630                 f->zbd_info->sectors_with_data -= z->wp - z->start;
 631                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 632                 z->wp = z->start;
 633                 z->verify_block = 0;
 634                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 635         }
 636
 637         td->ts.nr_zone_resets += ze - zb;
 638
 639         return ret;
 640 }
 641
 642 static unsigned int zbd_zone_nr(struct zoned_block_device_info *zbd_info,
 643                                 struct fio_zone_info *zone)
 644 {
 645         return zone - zbd_info->zone_info;
 646 }
 647
 648 /**
 649  * zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone
 650  * @td: FIO thread data.
 651  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 652  * @z: Zone to reset.
 653  *
 654  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 655  */
 656 static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 657                           struct fio_zone_info *z)
 658 {
 659         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n", f->file_name,
 660                 zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 661
 662         return zbd_reset_range(td, f, z->start, (z+1)->start - z->start);
 663 }
 664
 665 /*
 666  * Reset a range of zones. Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 667  * @td: fio thread data.
 668  * @f: fio file for which to reset zones
 669  * @zb: first zone to reset.
 670  * @ze: first zone not to reset.
 671  * @all_zones: whether to reset all zones or only those zones for which the
 672  *      write pointer is not a multiple of td->o.min_bs[DDIR_WRITE].
 673  */
 674 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 675                            struct fio_zone_info *const zb,
 676                            struct fio_zone_info *const ze, bool all_zones)
 677 {
 678         struct fio_zone_info *z, *start_z = ze;
 679         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 680         bool reset_wp;
 681         int res = 0;
 682
 683         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n", f->file_name,
 684                 zbd_zone_nr(f->zbd_info, zb), zbd_zone_nr(f->zbd_info, ze));
 685         assert(f->fd != -1);
 686         for (z = zb; z < ze; z++) {
 687                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 688                 switch (z->type) {
 689                 case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
 690                         reset_wp = all_zones ? z->wp != z->start :
 691                                         (td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE) &&
 692                                         z->wp % min_bs != 0;
 693                         if (start_z == ze && reset_wp) {
 694                                 start_z = z;
 695                         } else if (start_z < ze && !reset_wp) {
 696                                 dprint(FD_ZBD,
 697                                        "%s: resetting zones %u .. %u\n",
 698                                        f->file_name,
 699                                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
 700                                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 701                                 if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
 702                                                 z->start - start_z->start) < 0)
 703                                         res = 1;
 704                                 start_z = ze;
 705                         }
 706                         break;
 707                 default:
 708                         if (start_z == ze)
 709                                 break;
 710                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zones %u .. %u\n",
 711                                f->file_name, zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
 712                                zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 713                         if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
 714                                             z->start - start_z->start) < 0)
 715                                 res = 1;
 716                         start_z = ze;
 717                         break;
 718                 }
 719         }
 720         if (start_z < ze) {
 721                 dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zones %u .. %u\n", f->file_name,
 722                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
 723                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 724                 if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
 725                                     z->start - start_z->start) < 0)
 726                         res = 1;
 727         }
 728         for (z = zb; z < ze; z++)
 729                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 730
 731         return res;
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
 736  * zone reset.
 737  */
 738 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
 739                                 const struct fio_file *f)
 740 {
 741         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
 742
 743         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 744         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
 745                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
 746         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 747 }
 748
 749 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
 750                                         const struct fio_file *f)
 751 {
 752         uint32_t write_cnt = 0;
 753
 754         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 755         assert(f->zbd_info->write_cnt);
 756         if (f->zbd_info->write_cnt)
 757                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
 758         if (write_cnt == 0)
 759                 zbd_reset_write_cnt(td, f);
 760         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 761
 762         return write_cnt == 0;
 763 }
 764
 765 enum swd_action {
 766         CHECK_SWD,
 767         SET_SWD,
 768 };
 769
 770 /* Calculate the number of sectors with data (swd) and perform action 'a' */
 771 static uint64_t zbd_process_swd(const struct fio_file *f, enum swd_action a)
 772 {
 773         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
 774         uint64_t swd = 0;
 775
 776         zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
 777         ze = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset +
 778                                                   f->io_size)];
 779         for (z = zb; z < ze; z++) {
 780                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 781                 swd += z->wp - z->start;
 782         }
 783         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 784         switch (a) {
 785         case CHECK_SWD:
 786                 assert(f->zbd_info->sectors_with_data == swd);
 787                 break;
 788         case SET_SWD:
 789                 f->zbd_info->sectors_with_data = swd;
 790                 break;
 791         }
 792         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 793         for (z = zb; z < ze; z++)
 794                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 795
 796         return swd;
 797 }
 798
 799 /*
 800  * The swd check is useful for debugging but takes too much time to leave
 801  * it enabled all the time. Hence it is disabled by default.
 802  */
 803 static const bool enable_check_swd = false;
 804
 805 /* Check whether the value of zbd_info.sectors_with_data is correct. */
 806 static void zbd_check_swd(const struct fio_file *f)
 807 {
 808         if (!enable_check_swd)
 809                 return;
 810
 811         zbd_process_swd(f, CHECK_SWD);
 812 }
 813
 814 static void zbd_init_swd(struct fio_file *f)
 815 {
 816         uint64_t swd;
 817
 818         swd = zbd_process_swd(f, SET_SWD);
 819         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): swd = %" PRIu64 "\n", __func__, f->file_name,
 820                swd);
 821 }
 822
 823 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 824 {
 825         struct fio_zone_info *zb, *ze;
 826         uint32_t zone_idx_e;
 827
 828         if (!f->zbd_info)
 829                 return;
 830
 831         zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
 832         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
 833         ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
 834         zbd_init_swd(f);
 835         /*
 836          * If data verification is enabled reset the affected zones before
 837          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
 838          * writing data, which causes data loss.
 839          */
 840         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze, td->o.verify != VERIFY_NONE &&
 841                         (td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE) &&
 842                         td->runstate != TD_VERIFYING);
 843         zbd_reset_write_cnt(td, f);
 844 }
 845
 846 /* The caller must hold f->zbd_info->mutex. */
 847 static bool is_zone_open(const struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 848                          unsigned int zone_idx)
 849 {
 850         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 851         int i;
 852
 853         assert(td->o.max_open_zones <= ARRAY_SIZE(zbdi->open_zones));
 854         assert(zbdi->num_open_zones <= td->o.max_open_zones);
 855
 856         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++)
 857                 if (zbdi->open_zones[i] == zone_idx)
 858                         return true;
 859
 860         return false;
 861 }
 862
 863 /*
 864  * Open a ZBD zone if it was not yet open. Returns true if either the zone was
 865  * already open or if opening a new zone is allowed. Returns false if the zone
 866  * was not yet open and opening a new zone would cause the zone limit to be
 867  * exceeded.
 868  */
 869 static bool zbd_open_zone(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
 870                           uint32_t zone_idx)
 871 {
 872         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 873         const struct fio_file *f = io_u->file;
 874         struct fio_zone_info *z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 875         bool res = true;
 876
 877         if (z->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
 878                 return false;
 879
 880         /*
 881          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 882          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 883          */
 884         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 885                 return false;
 886
 887         /* Zero means no limit */
 888         if (!td->o.max_open_zones)
 889                 return true;
 890
 891         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 892         if (is_zone_open(td, f, zone_idx))
 893                 goto out;
 894         res = false;
 895         if (f->zbd_info->num_open_zones >= td->o.max_open_zones)
 896                 goto out;
 897         dprint(FD_ZBD, "%s: opening zone %d\n", f->file_name, zone_idx);
 898         f->zbd_info->open_zones[f->zbd_info->num_open_zones++] = zone_idx;
 899         z->open = 1;
 900         res = true;
 901
 902 out:
 903         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 904         return res;
 905 }
 906
 907 /* The caller must hold f->zbd_info->mutex */
 908 static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 909                            unsigned int open_zone_idx)
 910 {
 911         uint32_t zone_idx;
 912
 913         assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
 914         zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
 915         memmove(f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx,
 916                 f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx + 1,
 917                 (FIO_MAX_OPEN_ZBD_ZONES - (open_zone_idx + 1)) *
 918                 sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
 919         f->zbd_info->num_open_zones--;
 920         f->zbd_info->zone_info[zone_idx].open = 0;
 921 }
 922
 923 /*
 924  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
 925  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
 926  * necessary. This algorithm can only work correctly if all write pointers are
 927  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
 928  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
 929  */
 930 struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
 931                                                struct io_u *io_u)
 932 {
 933         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
 934         const struct fio_file *f = io_u->file;
 935         struct fio_zone_info *z;
 936         unsigned int open_zone_idx = -1;
 937         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
 938         int i;
 939
 940         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
 941
 942         if (td->o.max_open_zones) {
 943                 /*
 944                  * This statement accesses f->zbd_info->open_zones[] on purpose
 945                  * without locking.
 946                  */
 947                 zone_idx = f->zbd_info->open_zones[(io_u->offset -
 948                                                     f->file_offset) *
 949                                 f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size];
 950         } else {
 951                 zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
 952         }
 953         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
 954                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
 955
 956         /*
 957          * Since z->mutex is the outer lock and f->zbd_info->mutex the inner
 958          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
 959          * has changed after 'z' has been assigned and before f->zbd_info->mutex
 960          * has been obtained. Hence the loop.
 961          */
 962         for (;;) {
 963                 z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 964
 965                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 966                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 967                 if (td->o.max_open_zones == 0)
 968                         goto examine_zone;
 969                 if (f->zbd_info->num_open_zones == 0) {
 970                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 971                         pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 972                         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
 973                                __func__, f->file_name);
 974                         return NULL;
 975                 }
 976                 open_zone_idx = (io_u->offset - f->file_offset) *
 977                         f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
 978                 assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
 979                 new_zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
 980                 if (new_zone_idx == zone_idx)
 981                         break;
 982                 zone_idx = new_zone_idx;
 983                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 984                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 985         }
 986
 987         /* Both z->mutex and f->zbd_info->mutex are held. */
 988
 989 examine_zone:
 990         if (z->wp + min_bs <= (z+1)->start) {
 991                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 992                 goto out;
 993         }
 994         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): closing zone %d\n", __func__, f->file_name,
 995                zone_idx);
 996         if (td->o.max_open_zones)
 997                 zbd_close_zone(td, f, open_zone_idx);
 998         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 999
1000         /* Only z->mutex is held. */
1001
1002         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1003         for (i = f->io_size / f->zbd_info->zone_size; i > 0; i--) {
1004                 zone_idx++;
1005                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1006                 z++;
1007                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1008                         /* Wrap-around. */
1009                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
1010                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
1011                 }
1012                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1013                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
1014                 if (z->open)
1015                         continue;
1016                 if (zbd_open_zone(td, io_u, zone_idx))
1017                         goto out;
1018         }
1019
1020         /* Only z->mutex is held. */
1021
1022         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1023         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1024         for (i = 0; i < f->zbd_info->num_open_zones; i++) {
1025                 zone_idx = f->zbd_info->open_zones[i];
1026                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1027                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1028
1029                 z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
1030
1031                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
1032                 if (z->wp + min_bs <= (z+1)->start)
1033                         goto out;
1034                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1035         }
1036         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1037         pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1038         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n", __func__,
1039                f->file_name);
1040         return NULL;
1041
1042 out:
1043         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n", __func__, f->file_name,
1044                zone_idx);
1045         io_u->offset = z->start;
1046         return z;
1047 }
1048
1049 /* The caller must hold z->mutex. */
1050 static struct fio_zone_info *zbd_replay_write_order(struct thread_data *td,
1051                                                     struct io_u *io_u,
1052                                                     struct fio_zone_info *z)
1053 {
1054         const struct fio_file *f = io_u->file;
1055         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
1056
1057         if (!zbd_open_zone(td, io_u, z - f->zbd_info->zone_info)) {
1058                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1059                 z = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1060                 assert(z);
1061         }
1062
1063         if (z->verify_block * min_bs >= f->zbd_info->zone_size)
1064                 log_err("%s: %d * %d >= %llu\n", f->file_name, z->verify_block,
1065                         min_bs, (unsigned long long) f->zbd_info->zone_size);
1066         io_u->offset = z->start + z->verify_block++ * min_bs;
1067         return z;
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Find another zone for which @io_u fits below the write pointer. Start
1072  * searching in zones @zb + 1 .. @zl and continue searching in zones
1073  * @zf .. @zb - 1.
1074  *
1075  * Either returns NULL or returns a zone pointer and holds the mutex for that
1076  * zone.
1077  */
1078 static struct fio_zone_info *
1079 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1080               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1081 {
1082         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1083         const struct fio_file *f = io_u->file;
1084         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1085         const struct fio_zone_info *const zf =
1086                 &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
1087
1088         /*
1089          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1090          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1091          */
1092         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1093                 if (z1 < zl && z1->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
1094                         pthread_mutex_lock(&z1->mutex);
1095                         if (z1->start + min_bs <= z1->wp)
1096                                 return z1;
1097                         pthread_mutex_unlock(&z1->mutex);
1098                 } else if (!td_random(td)) {
1099                         break;
1100                 }
1101                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1102                     z2->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
1103                         pthread_mutex_lock(&z2->mutex);
1104                         if (z2->start + min_bs <= z2->wp)
1105                                 return z2;
1106                         pthread_mutex_unlock(&z2->mutex);
1107                 }
1108         }
1109         dprint(FD_ZBD, "%s: adjusting random read offset failed\n",
1110                f->file_name);
1111         return NULL;
1112 }
1113
1114 /**
1115  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1116  * @io_u: I/O unit
1117  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1118  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1119  *
1120  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1121  * target zone.
1122  */
1123 static void zbd_queue_io(struct io_u *io_u, int q, bool success)
1124 {
1125         const struct fio_file *f = io_u->file;
1126         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1127         struct fio_zone_info *z;
1128         uint32_t zone_idx;
1129         uint64_t zone_end;
1130
1131         if (!zbd_info)
1132                 return;
1133
1134         zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1135         assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
1136         z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
1137
1138         if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
1139                 return;
1140
1141         if (!success)
1142                 goto unlock;
1143
1144         dprint(FD_ZBD,
1145                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1146                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
1147
1148         switch (io_u->ddir) {
1149         case DDIR_WRITE:
1150                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1151                                (z + 1)->start);
1152                 pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1153                 /*
1154                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1155                  * have occurred.
1156                  */
1157                 if (z->wp <= zone_end)
1158                         zbd_info->sectors_with_data += zone_end - z->wp;
1159                 pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1160                 z->wp = zone_end;
1161                 break;
1162         case DDIR_TRIM:
1163                 assert(z->wp == z->start);
1164                 break;
1165         default:
1166                 break;
1167         }
1168
1169 unlock:
1170         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1171                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1172                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1173                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1174         }
1175 }
1176
1177 /**
1178  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1179  * @io_u: I/O unit
1180  */
1181 static void zbd_put_io(const struct io_u *io_u)
1182 {
1183         const struct fio_file *f = io_u->file;
1184         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1185         struct fio_zone_info *z;
1186         uint32_t zone_idx;
1187
1188         if (!zbd_info)
1189                 return;
1190
1191         zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1192         assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
1193         z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
1194
1195         if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
1196                 return;
1197
1198         dprint(FD_ZBD,
1199                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1200                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
1201
1202         assert(pthread_mutex_unlock(&z->mutex) == 0);
1203         zbd_check_swd(f);
1204 }
1205
1206 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1207 {
1208         switch (error_code) {
1209         case EIO:
1210         case EREMOTEIO:
1211                 return true;
1212         }
1213         return false;
1214 }
1215
1216 /**
1217  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1218  * @td: FIO thread data.
1219  * @io_u: FIO I/O unit.
1220  *
1221  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1222  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1223  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1224  */
1225 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1226 {
1227         const struct fio_file *f = io_u->file;
1228         uint32_t zone_idx_b;
1229         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1230         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1231         uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1232         uint64_t new_len;
1233         int64_t range;
1234
1235         if (!f->zbd_info)
1236                 return io_u_accept;
1237
1238         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1239         assert(io_u->buflen);
1240         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1241         zb = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_b];
1242         orig_zb = zb;
1243
1244         /* Accept the I/O offset for conventional zones. */
1245         if (zb->type == BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL)
1246                 return io_u_accept;
1247
1248         /*
1249          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1250          * is enabled.
1251          */
1252         if (zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
1253             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1254                 return io_u_accept;
1255
1256         zbd_check_swd(f);
1257
1258         /*
1259          * Lock the io_u target zone. The zone will be unlocked if io_u offset
1260          * is changed or when io_u completes and zbd_put_io() executed.
1261          * To avoid multiple jobs doing asynchronous I/Os from deadlocking each
1262          * other waiting for zone locks when building an io_u batch, first
1263          * only trylock the zone. If the zone is already locked by another job,
1264          * process the currently queued I/Os so that I/O progress is made and
1265          * zones unlocked.
1266          */
1267         if (pthread_mutex_trylock(&zb->mutex) != 0) {
1268                 if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
1269                         io_u_quiesce(td);
1270                 pthread_mutex_lock(&zb->mutex);
1271         }
1272
1273         switch (io_u->ddir) {
1274         case DDIR_READ:
1275                 if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
1276                         zb = zbd_replay_write_order(td, io_u, zb);
1277                         goto accept;
1278                 }
1279                 /*
1280                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1281                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1282                  * the I/O.
1283                  */
1284                 range = zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE ?
1285                         zb->wp - zb->start : 0;
1286                 if (range < min_bs ||
1287                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1288                         pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1289                         zl = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f,
1290                                                 f->file_offset + f->io_size)];
1291                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, zb, zl);
1292                         if (!zb) {
1293                                 dprint(FD_ZBD,
1294                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1295                                        f->file_name, io_u->offset,
1296                                        io_u->buflen);
1297                                 goto eof;
1298                         }
1299                         /*
1300                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1301                          * least min_bs.
1302                          */
1303                         range = zb->wp - zb->start;
1304                         assert(range >= min_bs);
1305
1306                         if (!td_random(td))
1307                                 io_u->offset = zb->start;
1308                 }
1309                 /*
1310                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1311                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1312                  */
1313                 if (range <= io_u->buflen)
1314                         io_u->offset = zb->start;
1315                 else if (td_random(td))
1316                         io_u->offset = zb->start +
1317                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1318                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1319                 /*
1320                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1321                  */
1322                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1323                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1324                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1325                 if (new_len < io_u->buflen) {
1326                         io_u->buflen = new_len;
1327                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1328                                orig_len, io_u->buflen);
1329                 }
1330                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1331                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1332                 goto accept;
1333         case DDIR_WRITE:
1334                 if (io_u->buflen > f->zbd_info->zone_size)
1335                         goto eof;
1336                 if (!zbd_open_zone(td, io_u, zone_idx_b)) {
1337                         pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1338                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1339                         if (!zb)
1340                                 goto eof;
1341                         zone_idx_b = zb - f->zbd_info->zone_info;
1342                 }
1343                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
1344                 if (td->o.zrf.u.f) {
1345                         if (f->zbd_info->sectors_with_data >=
1346                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
1347                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f)) {
1348                                 zb->reset_zone = 1;
1349                         }
1350                 }
1351                 /* Reset the zone pointer if necessary */
1352                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
1353                         assert(td->o.verify == VERIFY_NONE);
1354                         /*
1355                          * Since previous write requests may have been submitted
1356                          * asynchronously and since we will submit the zone
1357                          * reset synchronously, wait until previously submitted
1358                          * write requests have completed before issuing a
1359                          * zone reset.
1360                          */
1361                         io_u_quiesce(td);
1362                         zb->reset_zone = 0;
1363                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
1364                                 goto eof;
1365                 }
1366                 /* Make writes occur at the write pointer */
1367                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
1368                 io_u->offset = zb->wp;
1369                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
1370                         dprint(FD_ZBD, "Dropped request with offset %llu\n",
1371                                io_u->offset);
1372                         goto eof;
1373                 }
1374                 /*
1375                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
1376                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
1377                  * small.
1378                  */
1379                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1380                               (zb + 1)->start - io_u->offset);
1381                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1382                 if (new_len == io_u->buflen)
1383                         goto accept;
1384                 if (new_len >= min_bs) {
1385                         io_u->buflen = new_len;
1386                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1387                                orig_len, io_u->buflen);
1388                         goto accept;
1389                 }
1390                 log_err("Zone remainder %lld smaller than minimum block size %d\n",
1391                         ((zb + 1)->start - io_u->offset),
1392                         min_bs);
1393                 goto eof;
1394         case DDIR_TRIM:
1395                 /* fall-through */
1396         case DDIR_SYNC:
1397         case DDIR_DATASYNC:
1398         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
1399         case DDIR_WAIT:
1400         case DDIR_LAST:
1401         case DDIR_INVAL:
1402                 goto accept;
1403         }
1404
1405         assert(false);
1406
1407 accept:
1408         assert(zb);
1409         assert(zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE);
1410         assert(!io_u->zbd_queue_io);
1411         assert(!io_u->zbd_put_io);
1412         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
1413         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
1414         return io_u_accept;
1415
1416 eof:
1417         if (zb)
1418                 pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1419         return io_u_eof;
1420 }
1421
1422 /* Return a string with ZBD statistics */
1423 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
1424 {
1425         char *res;
1426
1427         if (asprintf(&res, "; %llu zone resets", (unsigned long long) ts->nr_zone_resets) < 0)
1428                 return NULL;
1429         return res;
1430 }