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 <fcntl.h>
  11 #include <sys/stat.h>
  12 #include <unistd.h>
  13
  14 #include "os/os.h"
  15 #include "file.h"
  16 #include "fio.h"
  17 #include "lib/pow2.h"
  18 #include "log.h"
  19 #include "oslib/asprintf.h"
  20 #include "smalloc.h"
  21 #include "verify.h"
  22 #include "pshared.h"
  23 #include "zbd.h"
  24
  25 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  26 {
  27         return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
  28 }
  29
  30 static inline unsigned int zbd_zone_idx(const struct fio_file *f,
  31                                         struct fio_zone_info *zone)
  32 {
  33         return zone - f->zbd_info->zone_info;
  34 }
  35
  36 /**
  37  * zbd_offset_to_zone_idx - convert an offset into a zone number
  38  * @f: file pointer.
  39  * @offset: offset in bytes. If this offset is in the first zone_size bytes
  40  *          past the disk size then the index of the sentinel is returned.
  41  */
  42 static unsigned int zbd_offset_to_zone_idx(const struct fio_file *f,
  43                                            uint64_t offset)
  44 {
  45         uint32_t zone_idx;
  46
  47         if (f->zbd_info->zone_size_log2 > 0)
  48                 zone_idx = offset >> f->zbd_info->zone_size_log2;
  49         else
  50                 zone_idx = offset / f->zbd_info->zone_size;
  51
  52         return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
  53 }
  54
  55 /**
  56  * zbd_zone_end - Return zone end location
  57  * @z: zone info pointer.
  58  */
  59 static inline uint64_t zbd_zone_end(const struct fio_zone_info *z)
  60 {
  61         return (z+1)->start;
  62 }
  63
  64 /**
  65  * zbd_zone_capacity_end - Return zone capacity limit end location
  66  * @z: zone info pointer.
  67  */
  68 static inline uint64_t zbd_zone_capacity_end(const struct fio_zone_info *z)
  69 {
  70         return z->start + z->capacity;
  71 }
  72
  73 /**
  74  * zbd_zone_remainder - Return the number of bytes that are still available for
  75  *                      writing before the zone gets full
  76  * @z: zone info pointer.
  77  */
  78 static inline uint64_t zbd_zone_remainder(struct fio_zone_info *z)
  79 {
  80         if (z->wp >= zbd_zone_capacity_end(z))
  81                 return 0;
  82
  83         return zbd_zone_capacity_end(z) - z->wp;
  84 }
  85
  86 /**
  87  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
  88  * @f: file pointer.
  89  * @z: zone info pointer.
  90  * @required: minimum number of bytes that must remain in a zone.
  91  *
  92  * The caller must hold z->mutex.
  93  */
  94 static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
  95                           uint64_t required)
  96 {
  97         assert((required & 511) == 0);
  98
  99         return z->has_wp && required > zbd_zone_remainder(z);
 100 }
 101
 102 static void zone_lock(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 103                       struct fio_zone_info *z)
 104 {
 105         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 106         uint32_t nz = z - zbd->zone_info;
 107
 108         /* A thread should never lock zones outside its working area. */
 109         assert(f->min_zone <= nz && nz < f->max_zone);
 110
 111         assert(z->has_wp);
 112
 113         /*
 114          * Lock the io_u target zone. The zone will be unlocked if io_u offset
 115          * is changed or when io_u completes and zbd_put_io() executed.
 116          * To avoid multiple jobs doing asynchronous I/Os from deadlocking each
 117          * other waiting for zone locks when building an io_u batch, first
 118          * only trylock the zone. If the zone is already locked by another job,
 119          * process the currently queued I/Os so that I/O progress is made and
 120          * zones unlocked.
 121          */
 122         if (pthread_mutex_trylock(&z->mutex) != 0) {
 123                 if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
 124                         io_u_quiesce(td);
 125                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 126         }
 127 }
 128
 129 static inline void zone_unlock(struct fio_zone_info *z)
 130 {
 131         int ret;
 132
 133         assert(z->has_wp);
 134         ret = pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 135         assert(!ret);
 136 }
 137
 138 static inline struct fio_zone_info *zbd_get_zone(const struct fio_file *f,
 139                                                  unsigned int zone_idx)
 140 {
 141         return &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 142 }
 143
 144 static inline struct fio_zone_info *
 145 zbd_offset_to_zone(const struct fio_file *f,  uint64_t offset)
 146 {
 147         return zbd_get_zone(f, zbd_offset_to_zone_idx(f, offset));
 148 }
 149
 150 static bool accounting_vdb(struct thread_data *td, const struct fio_file *f)
 151 {
 152         return td->o.zrt.u.f && td_write(td);
 153 }
 154
 155 /**
 156  * zbd_get_zoned_model - Get a device zoned model
 157  * @td: FIO thread data
 158  * @f: FIO file for which to get model information
 159  */
 160 static int zbd_get_zoned_model(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 161                                enum zbd_zoned_model *model)
 162 {
 163         int ret;
 164
 165         if (f->filetype == FIO_TYPE_PIPE) {
 166                 log_err("zonemode=zbd does not support pipes\n");
 167                 return -EINVAL;
 168         }
 169
 170         /* If regular file, always emulate zones inside the file. */
 171         if (f->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
 172                 *model = ZBD_NONE;
 173                 return 0;
 174         }
 175
 176         if (td->io_ops && td->io_ops->get_zoned_model)
 177                 ret = td->io_ops->get_zoned_model(td, f, model);
 178         else
 179                 ret = blkzoned_get_zoned_model(td, f, model);
 180         if (ret < 0) {
 181                 td_verror(td, errno, "get zoned model failed");
 182                 log_err("%s: get zoned model failed (%d).\n",
 183                         f->file_name, errno);
 184         }
 185
 186         return ret;
 187 }
 188
 189 /**
 190  * zbd_report_zones - Get zone information
 191  * @td: FIO thread data.
 192  * @f: FIO file for which to get zone information
 193  * @offset: offset from which to report zones
 194  * @zones: Array of struct zbd_zone
 195  * @nr_zones: Size of @zones array
 196  *
 197  * Get zone information into @zones starting from the zone at offset @offset
 198  * for the device specified by @f.
 199  *
 200  * Returns the number of zones reported upon success and a negative error code
 201  * upon failure. If the zone report is empty, always assume an error (device
 202  * problem) and return -EIO.
 203  */
 204 static int zbd_report_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 205                             uint64_t offset, struct zbd_zone *zones,
 206                             unsigned int nr_zones)
 207 {
 208         int ret;
 209
 210         if (td->io_ops && td->io_ops->report_zones)
 211                 ret = td->io_ops->report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 212         else
 213                 ret = blkzoned_report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 214         if (ret < 0) {
 215                 td_verror(td, errno, "report zones failed");
 216                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" failed (nr_zones=%d; errno=%d).\n",
 217                         f->file_name, offset >> 9, nr_zones, errno);
 218         } else if (ret == 0) {
 219                 td_verror(td, errno, "Empty zone report");
 220                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" is empty.\n",
 221                         f->file_name, offset >> 9);
 222                 ret = -EIO;
 223         }
 224
 225         return ret;
 226 }
 227
 228 /**
 229  * zbd_reset_wp - reset the write pointer of a range of zones
 230  * @td: FIO thread data.
 231  * @f: FIO file for which to reset zones
 232  * @offset: Starting offset of the first zone to reset
 233  * @length: Length of the range of zones to reset
 234  *
 235  * Reset the write pointer of all zones in the range @offset...@offset+@length.
 236  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 237  */
 238 static int zbd_reset_wp(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 239                         uint64_t offset, uint64_t length)
 240 {
 241         int ret;
 242
 243         if (td->io_ops && td->io_ops->reset_wp)
 244                 ret = td->io_ops->reset_wp(td, f, offset, length);
 245         else
 246                 ret = blkzoned_reset_wp(td, f, offset, length);
 247         if (ret < 0) {
 248                 td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
 249                 log_err("%s: resetting wp for %"PRIu64" sectors at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 250                         f->file_name, length >> 9, offset >> 9, errno);
 251         }
 252
 253         return ret;
 254 }
 255
 256 /**
 257  * zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone
 258  * @td: FIO thread data.
 259  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 260  * @z: Zone to reset.
 261  *
 262  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 263  *
 264  * The caller must hold z->mutex.
 265  */
 266 static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 267                           struct fio_zone_info *z)
 268 {
 269         uint64_t offset = z->start;
 270         uint64_t length = (z+1)->start - offset;
 271         uint64_t data_in_zone = z->wp - z->start;
 272         int ret = 0;
 273
 274         if (!data_in_zone)
 275                 return 0;
 276
 277         assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
 278
 279         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n",
 280                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 281
 282         switch (f->zbd_info->model) {
 283         case ZBD_HOST_AWARE:
 284         case ZBD_HOST_MANAGED:
 285                 ret = zbd_reset_wp(td, f, offset, length);
 286                 if (ret < 0)
 287                         return ret;
 288                 break;
 289         default:
 290                 break;
 291         }
 292
 293         if (accounting_vdb(td, f)) {
 294                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 295                 f->zbd_info->wp_valid_data_bytes -= data_in_zone;
 296                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 297         }
 298
 299         z->wp = z->start;
 300
 301         td->ts.nr_zone_resets++;
 302
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 /**
 307  * zbd_close_zone - Remove a zone from the open zones array.
 308  * @td: FIO thread data.
 309  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 310  * @zone_idx: Index of the zone to remove.
 311  *
 312  * The caller must hold f->zbd_info->mutex.
 313  */
 314 static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 315                            struct fio_zone_info *z)
 316 {
 317         uint32_t ozi;
 318
 319         if (!z->open)
 320                 return;
 321
 322         for (ozi = 0; ozi < f->zbd_info->num_open_zones; ozi++) {
 323                 if (zbd_get_zone(f, f->zbd_info->open_zones[ozi]) == z)
 324                         break;
 325         }
 326         if (ozi == f->zbd_info->num_open_zones)
 327                 return;
 328
 329         dprint(FD_ZBD, "%s: closing zone %u\n",
 330                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 331
 332         memmove(f->zbd_info->open_zones + ozi,
 333                 f->zbd_info->open_zones + ozi + 1,
 334                 (ZBD_MAX_OPEN_ZONES - (ozi + 1)) *
 335                 sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
 336
 337         f->zbd_info->num_open_zones--;
 338         td->num_open_zones--;
 339         z->open = 0;
 340 }
 341
 342 /**
 343  * zbd_finish_zone - finish the specified zone
 344  * @td: FIO thread data.
 345  * @f: FIO file for which to finish a zone
 346  * @z: Zone to finish.
 347  *
 348  * Finish the zone at @offset with open or close status.
 349  */
 350 static int zbd_finish_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 351                            struct fio_zone_info *z)
 352 {
 353         uint64_t offset = z->start;
 354         uint64_t length = f->zbd_info->zone_size;
 355         int ret = 0;
 356
 357         switch (f->zbd_info->model) {
 358         case ZBD_HOST_AWARE:
 359         case ZBD_HOST_MANAGED:
 360                 if (td->io_ops && td->io_ops->finish_zone)
 361                         ret = td->io_ops->finish_zone(td, f, offset, length);
 362                 else
 363                         ret = blkzoned_finish_zone(td, f, offset, length);
 364                 break;
 365         default:
 366                 break;
 367         }
 368
 369         if (ret < 0) {
 370                 td_verror(td, errno, "finish zone failed");
 371                 log_err("%s: finish zone at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 372                         f->file_name, offset >> 9, errno);
 373         } else {
 374                 z->wp = (z+1)->start;
 375         }
 376
 377         return ret;
 378 }
 379
 380 /**
 381  * zbd_reset_zones - Reset a range of zones.
 382  * @td: fio thread data.
 383  * @f: fio file for which to reset zones
 384  * @zb: first zone to reset.
 385  * @ze: first zone not to reset.
 386  *
 387  * Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 388  */
 389 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 390                            struct fio_zone_info *const zb,
 391                            struct fio_zone_info *const ze)
 392 {
 393         struct fio_zone_info *z;
 394         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 395         int res = 0;
 396
 397         assert(min_bs);
 398
 399         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n",
 400                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb), zbd_zone_idx(f, ze));
 401
 402         for (z = zb; z < ze; z++) {
 403                 if (!z->has_wp)
 404                         continue;
 405
 406                 zone_lock(td, f, z);
 407                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 408                 zbd_close_zone(td, f, z);
 409                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 410
 411                 if (z->wp != z->start) {
 412                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zone %u\n",
 413                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 414                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0)
 415                                 res = 1;
 416                 }
 417
 418                 zone_unlock(z);
 419         }
 420
 421         return res;
 422 }
 423
 424 /**
 425  * zbd_get_max_open_zones - Get the maximum number of open zones
 426  * @td: FIO thread data
 427  * @f: FIO file for which to get max open zones
 428  * @max_open_zones: Upon success, result will be stored here.
 429  *
 430  * A @max_open_zones value set to zero means no limit.
 431  *
 432  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 433  */
 434 static int zbd_get_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 435                                   unsigned int *max_open_zones)
 436 {
 437         int ret;
 438
 439         if (td->io_ops && td->io_ops->get_max_open_zones)
 440                 ret = td->io_ops->get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 441         else
 442                 ret = blkzoned_get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 443         if (ret < 0) {
 444                 td_verror(td, errno, "get max open zones failed");
 445                 log_err("%s: get max open zones failed (%d).\n",
 446                         f->file_name, errno);
 447         }
 448
 449         return ret;
 450 }
 451
 452 /**
 453  * zbd_open_zone - Add a zone to the array of open zones.
 454  * @td: fio thread data.
 455  * @f: fio file that has the open zones to add.
 456  * @zone_idx: Index of the zone to add.
 457  *
 458  * Open a ZBD zone if it is not already open. Returns true if either the zone
 459  * was already open or if the zone was successfully added to the array of open
 460  * zones without exceeding the maximum number of open zones. Returns false if
 461  * the zone was not already open and opening the zone would cause the zone limit
 462  * to be exceeded.
 463  */
 464 static bool zbd_open_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 465                           struct fio_zone_info *z)
 466 {
 467         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 468         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 469         uint32_t zone_idx = zbd_zone_idx(f, z);
 470         bool res = true;
 471
 472         if (z->cond == ZBD_ZONE_COND_OFFLINE)
 473                 return false;
 474
 475         /*
 476          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 477          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 478          */
 479         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 480                 return false;
 481
 482         /*
 483          * zbdi->max_open_zones == 0 means that there is no limit on the maximum
 484          * number of open zones. In this case, do no track open zones in
 485          * zbdi->open_zones array.
 486          */
 487         if (!zbdi->max_open_zones)
 488                 return true;
 489
 490         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
 491
 492         if (z->open) {
 493                 /*
 494                  * If the zone is going to be completely filled by writes
 495                  * already in-flight, handle it as a full zone instead of an
 496                  * open zone.
 497                  */
 498                 if (!zbd_zone_remainder(z))
 499                         res = false;
 500                 goto out;
 501         }
 502
 503         res = false;
 504         /* Zero means no limit */
 505         if (td->o.job_max_open_zones > 0 &&
 506             td->num_open_zones >= td->o.job_max_open_zones)
 507                 goto out;
 508         if (zbdi->num_open_zones >= zbdi->max_open_zones)
 509                 goto out;
 510
 511         dprint(FD_ZBD, "%s: opening zone %u\n",
 512                f->file_name, zone_idx);
 513
 514         zbdi->open_zones[zbdi->num_open_zones++] = zone_idx;
 515         td->num_open_zones++;
 516         z->open = 1;
 517         res = true;
 518
 519 out:
 520         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
 521         return res;
 522 }
 523
 524 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned block drives. */
 525 static bool zbd_using_direct_io(void)
 526 {
 527         struct fio_file *f;
 528         int j;
 529
 530         for_each_td(td) {
 531                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
 532                         continue;
 533                 for_each_file(td, f, j) {
 534                         if (f->zbd_info && f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK &&
 535                             f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
 536                                 return false;
 537                 }
 538         } end_for_each();
 539
 540         return true;
 541 }
 542
 543 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
 544 static bool zbd_is_seq_job(const struct fio_file *f)
 545 {
 546         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
 547
 548         assert(f->zbd_info);
 549
 550         if (f->io_size == 0)
 551                 return false;
 552
 553         zone_idx_b = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
 554         zone_idx_e =
 555                 zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
 556         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
 557                 if (zbd_get_zone(f, zone_idx)->has_wp)
 558                         return true;
 559
 560         return false;
 561 }
 562
 563 /*
 564  * Verify whether the file offset and size parameters are aligned with zone
 565  * boundaries. If the file offset is not aligned, align it down to the start of
 566  * the zone containing the start offset and align up the file io_size parameter.
 567  */
 568 static bool zbd_zone_align_file_sizes(struct thread_data *td,
 569                                       struct fio_file *f)
 570 {
 571         const struct fio_zone_info *z;
 572         uint64_t new_offset, new_end;
 573
 574         if (!f->zbd_info)
 575                 return true;
 576         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 577                 return true;
 578         if (!zbd_is_seq_job(f))
 579                 return true;
 580
 581         if (!td->o.zone_size) {
 582                 td->o.zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 583                 if (!td->o.zone_size) {
 584                         log_err("%s: invalid 0 zone size\n",
 585                                 f->file_name);
 586                         return false;
 587                 }
 588         } else if (td->o.zone_size != f->zbd_info->zone_size) {
 589                 log_err("%s: zonesize %llu does not match the device zone size %"PRIu64".\n",
 590                         f->file_name, td->o.zone_size,
 591                         f->zbd_info->zone_size);
 592                 return false;
 593         }
 594
 595         if (td->o.zone_skip % td->o.zone_size) {
 596                 log_err("%s: zoneskip %llu is not a multiple of the device zone size %llu.\n",
 597                         f->file_name, td->o.zone_skip,
 598                         td->o.zone_size);
 599                 return false;
 600         }
 601
 602         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset);
 603         if ((f->file_offset != z->start) &&
 604             (td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ)) {
 605                 new_offset = zbd_zone_end(z);
 606                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 607                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 608                                  f->file_name);
 609                         return false;
 610                 }
 611                 log_info("%s: rounded up offset from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 612                          f->file_name, f->file_offset,
 613                          new_offset);
 614                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 615                 f->file_offset = new_offset;
 616         }
 617
 618         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset + f->io_size);
 619         new_end = z->start;
 620         if ((td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ) &&
 621             (f->file_offset + f->io_size != new_end)) {
 622                 if (new_end <= f->file_offset) {
 623                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 624                                  f->file_name);
 625                         return false;
 626                 }
 627                 log_info("%s: rounded down io_size from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 628                          f->file_name, f->io_size,
 629                          new_end - f->file_offset);
 630                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 631         }
 632
 633         return true;
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 638  */
 639 static bool zbd_verify_sizes(void)
 640 {
 641         struct fio_file *f;
 642         int j;
 643
 644         for_each_td(td) {
 645                 for_each_file(td, f, j) {
 646                         if (!zbd_zone_align_file_sizes(td, f))
 647                                 return false;
 648                 }
 649         } end_for_each();
 650
 651         return true;
 652 }
 653
 654 static bool zbd_verify_bs(void)
 655 {
 656         struct fio_file *f;
 657         int j;
 658
 659         for_each_td(td) {
 660                 if (td_trim(td) &&
 661                     (td->o.min_bs[DDIR_TRIM] != td->o.max_bs[DDIR_TRIM] ||
 662                      td->o.bssplit_nr[DDIR_TRIM])) {
 663                         log_info("bsrange and bssplit are not allowed for trim with zonemode=zbd\n");
 664                         return false;
 665                 }
 666                 for_each_file(td, f, j) {
 667                         uint64_t zone_size;
 668
 669                         if (!f->zbd_info)
 670                                 continue;
 671
 672                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 673                         if (td_trim(td) && td->o.bs[DDIR_TRIM] != zone_size) {
 674                                 log_info("%s: trim block size %llu is not the zone size %"PRIu64"\n",
 675                                          f->file_name, td->o.bs[DDIR_TRIM],
 676                                          zone_size);
 677                                 return false;
 678                         }
 679                 }
 680         } end_for_each();
 681         return true;
 682 }
 683
 684 static int ilog2(uint64_t i)
 685 {
 686         int log = -1;
 687
 688         while (i) {
 689                 i >>= 1;
 690                 log++;
 691         }
 692         return log;
 693 }
 694
 695 /*
 696  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 697  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 698  */
 699 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 700 {
 701         uint32_t nr_zones;
 702         struct fio_zone_info *p;
 703         uint64_t zone_size = td->o.zone_size;
 704         uint64_t zone_capacity = td->o.zone_capacity;
 705         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 706         int i;
 707
 708         if (zone_size == 0) {
 709                 log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular file/block device with --zonemode=zbd\n\n",
 710                         f->file_name);
 711                 return 1;
 712         }
 713
 714         if (zone_size < 512) {
 715                 log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 716                         f->file_name);
 717                 return 1;
 718         }
 719
 720         if (zone_capacity == 0)
 721                 zone_capacity = zone_size;
 722
 723         if (zone_capacity > zone_size) {
 724                 log_err("%s: job parameter zonecapacity %llu is larger than zone size %llu\n",
 725                         f->file_name, td->o.zone_capacity, td->o.zone_size);
 726                 return 1;
 727         }
 728
 729         if (f->real_file_size < zone_size) {
 730                 log_err("%s: file/device size %"PRIu64" is smaller than zone size %"PRIu64"\n",
 731                         f->file_name, f->real_file_size, zone_size);
 732                 return -EINVAL;
 733         }
 734
 735         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 736         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 737                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 738         if (!zbd_info)
 739                 return -ENOMEM;
 740
 741         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 742         zbd_info->refcount = 1;
 743         p = &zbd_info->zone_info[0];
 744         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 745                 mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 746                                              PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 747                 p->start = i * zone_size;
 748                 p->wp = p->start;
 749                 p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 750                 p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
 751                 p->capacity = zone_capacity;
 752                 p->has_wp = 1;
 753         }
 754         /* a sentinel */
 755         p->start = nr_zones * zone_size;
 756
 757         f->zbd_info = zbd_info;
 758         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 759         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 760                 ilog2(zone_size) : 0;
 761         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 762         return 0;
 763 }
 764
 765 /*
 766  * Maximum number of zones to report in one operation.
 767  */
 768 #define ZBD_REPORT_MAX_ZONES    8192U
 769
 770 /*
 771  * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
 772  * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
 773  */
 774 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 775 {
 776         int nr_zones, nrz;
 777         struct zbd_zone *zones, *z;
 778         struct fio_zone_info *p;
 779         uint64_t zone_size, offset, capacity;
 780         bool same_zone_cap = true;
 781         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 782         int i, j, ret = -ENOMEM;
 783
 784         zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
 785         if (!zones)
 786                 goto out;
 787
 788         nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 789         if (nrz < 0) {
 790                 ret = nrz;
 791                 log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
 792                          f->file_name, -ret);
 793                 goto out;
 794         }
 795
 796         zone_size = zones[0].len;
 797         capacity = zones[0].capacity;
 798         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 799
 800         if (td->o.zone_size == 0) {
 801                 td->o.zone_size = zone_size;
 802         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 803                 log_err("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %"PRIu64".\n",
 804                         f->file_name, td->o.zone_size, zone_size);
 805                 ret = -EINVAL;
 806                 goto out;
 807         }
 808
 809         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %"PRIu64" KB\n",
 810                f->file_name, nr_zones, zone_size / 1024);
 811
 812         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 813                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 814         if (!zbd_info)
 815                 goto out;
 816         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 817         zbd_info->refcount = 1;
 818         p = &zbd_info->zone_info[0];
 819         for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 820                 z = &zones[0];
 821                 for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
 822                         mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 823                                                      PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 824                         p->start = z->start;
 825                         p->capacity = z->capacity;
 826                         if (capacity != z->capacity)
 827                                 same_zone_cap = false;
 828
 829                         switch (z->cond) {
 830                         case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
 831                         case ZBD_ZONE_COND_FULL:
 832                                 p->wp = p->start + p->capacity;
 833                                 break;
 834                         default:
 835                                 assert(z->start <= z->wp);
 836                                 assert(z->wp <= z->start + zone_size);
 837                                 p->wp = z->wp;
 838                                 break;
 839                         }
 840
 841                         switch (z->type) {
 842                         case ZBD_ZONE_TYPE_SWR:
 843                                 p->has_wp = 1;
 844                                 break;
 845                         default:
 846                                 p->has_wp = 0;
 847                         }
 848                         p->type = z->type;
 849                         p->cond = z->cond;
 850
 851                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 852                                 log_info("%s: invalid zone data [%d:%d]: %"PRIu64" + %"PRIu64" != %"PRIu64"\n",
 853                                          f->file_name, j, i,
 854                                          p[-1].start, zone_size, p->start);
 855                                 ret = -EINVAL;
 856                                 goto out;
 857                         }
 858                 }
 859                 z--;
 860                 offset = z->start + z->len;
 861                 if (j >= nr_zones)
 862                         break;
 863
 864                 nrz = zbd_report_zones(td, f, offset, zones,
 865                                        min((uint32_t)(nr_zones - j),
 866                                            ZBD_REPORT_MAX_ZONES));
 867                 if (nrz < 0) {
 868                         ret = nrz;
 869                         log_info("fio: report zones (offset %"PRIu64") failed for %s (%d).\n",
 870                                  offset, f->file_name, -ret);
 871                         goto out;
 872                 }
 873         }
 874
 875         /* a sentinel */
 876         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 877
 878         f->zbd_info = zbd_info;
 879         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 880         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 881                 ilog2(zone_size) : 0;
 882         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 883
 884         if (same_zone_cap)
 885                 dprint(FD_ZBD, "Zone capacity = %"PRIu64" KB\n",
 886                        capacity / 1024);
 887
 888         zbd_info = NULL;
 889         ret = 0;
 890
 891 out:
 892         sfree(zbd_info);
 893         free(zones);
 894         return ret;
 895 }
 896
 897 static int zbd_set_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 898 {
 899         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 900         unsigned int max_open_zones;
 901         int ret;
 902
 903         if (zbd->model != ZBD_HOST_MANAGED || td->o.ignore_zone_limits) {
 904                 /* Only host-managed devices have a max open limit */
 905                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 906                 goto out;
 907         }
 908
 909         /* If host-managed, get the max open limit */
 910         ret = zbd_get_max_open_zones(td, f, &max_open_zones);
 911         if (ret)
 912                 return ret;
 913
 914         if (!max_open_zones) {
 915                 /* No device limit */
 916                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 917         } else if (!td->o.max_open_zones) {
 918                 /* No user limit. Set limit to device limit */
 919                 zbd->max_open_zones = max_open_zones;
 920         } else if (td->o.max_open_zones <= max_open_zones) {
 921                 /* Both user limit and dev limit. User limit not too large */
 922                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 923         } else {
 924                 /* Both user limit and dev limit. User limit too large */
 925                 td_verror(td, EINVAL,
 926                           "Specified --max_open_zones is too large");
 927                 log_err("Specified --max_open_zones (%d) is larger than max (%u)\n",
 928                         td->o.max_open_zones, max_open_zones);
 929                 return -EINVAL;
 930         }
 931
 932 out:
 933         /* Ensure that the limit is not larger than FIO's internal limit */
 934         if (zbd->max_open_zones > ZBD_MAX_OPEN_ZONES) {
 935                 td_verror(td, EINVAL, "'max_open_zones' value is too large");
 936                 log_err("'max_open_zones' value is larger than %u\n",
 937                         ZBD_MAX_OPEN_ZONES);
 938                 return -EINVAL;
 939         }
 940
 941         dprint(FD_ZBD, "%s: using max open zones limit: %"PRIu32"\n",
 942                f->file_name, zbd->max_open_zones);
 943
 944         return 0;
 945 }
 946
 947 /*
 948  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 949  *
 950  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 951  */
 952 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 953 {
 954         enum zbd_zoned_model zbd_model;
 955         int ret;
 956
 957         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 958
 959         ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
 960         if (ret)
 961                 return ret;
 962
 963         switch (zbd_model) {
 964         case ZBD_HOST_AWARE:
 965         case ZBD_HOST_MANAGED:
 966                 ret = parse_zone_info(td, f);
 967                 if (ret)
 968                         return ret;
 969                 break;
 970         case ZBD_NONE:
 971                 ret = init_zone_info(td, f);
 972                 if (ret)
 973                         return ret;
 974                 break;
 975         default:
 976                 td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
 977                 log_err("Unsupported zoned model\n");
 978                 return -EINVAL;
 979         }
 980
 981         assert(f->zbd_info);
 982         f->zbd_info->model = zbd_model;
 983
 984         ret = zbd_set_max_open_zones(td, f);
 985         if (ret) {
 986                 zbd_free_zone_info(f);
 987                 return ret;
 988         }
 989
 990         return 0;
 991 }
 992
 993 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 994 {
 995         uint32_t refcount;
 996
 997         assert(f->zbd_info);
 998
 999         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1000         refcount = --f->zbd_info->refcount;
1001         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1002
1003         assert((int32_t)refcount >= 0);
1004         if (refcount == 0)
1005                 sfree(f->zbd_info);
1006         f->zbd_info = NULL;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * Initialize f->zbd_info.
1011  *
1012  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
1013  *
1014  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
1015  * fio fork() call.
1016  */
1017 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
1018 {
1019         struct fio_file *f2;
1020         int j, ret;
1021
1022         for_each_td(td2) {
1023                 for_each_file(td2, f2, j) {
1024                         if (td2 == td && f2 == file)
1025                                 continue;
1026                         if (!f2->zbd_info ||
1027                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
1028                                 continue;
1029                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
1030                         file->zbd_info->refcount++;
1031                         return 0;
1032                 }
1033         } end_for_each();
1034
1035         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
1036         if (ret < 0)
1037                 td_verror(td, -ret, "zbd_create_zone_info() failed");
1038
1039         return ret;
1040 }
1041
1042 int zbd_init_files(struct thread_data *td)
1043 {
1044         struct fio_file *f;
1045         int i;
1046
1047         for_each_file(td, f, i) {
1048                 if (zbd_init_zone_info(td, f))
1049                         return 1;
1050         }
1051
1052         return 0;
1053 }
1054
1055 void zbd_recalc_options_with_zone_granularity(struct thread_data *td)
1056 {
1057         struct fio_file *f;
1058         int i;
1059
1060         for_each_file(td, f, i) {
1061                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1062                 uint64_t zone_size;
1063
1064                 /* zonemode=strided doesn't get per-file zone size. */
1065                 zone_size = zbd ? zbd->zone_size : td->o.zone_size;
1066                 if (zone_size == 0)
1067                         continue;
1068
1069                 if (td->o.size_nz > 0)
1070                         td->o.size = td->o.size_nz * zone_size;
1071                 if (td->o.io_size_nz > 0)
1072                         td->o.io_size = td->o.io_size_nz * zone_size;
1073                 if (td->o.start_offset_nz > 0)
1074                         td->o.start_offset = td->o.start_offset_nz * zone_size;
1075                 if (td->o.offset_increment_nz > 0)
1076                         td->o.offset_increment =
1077                                 td->o.offset_increment_nz * zone_size;
1078                 if (td->o.zone_skip_nz > 0)
1079                         td->o.zone_skip = td->o.zone_skip_nz * zone_size;
1080         }
1081 }
1082
1083 static uint64_t zbd_verify_and_set_vdb(struct thread_data *td,
1084                                        const struct fio_file *f)
1085 {
1086         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
1087         uint64_t wp_vdb = 0;
1088         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1089
1090         assert(td->runstate < TD_RUNNING);
1091         assert(zbdi);
1092
1093         if (!accounting_vdb(td, f))
1094                 return 0;
1095
1096         /*
1097          * Ensure that the I/O range includes one or more sequential zones so
1098          * that f->min_zone and f->max_zone have different values.
1099          */
1100         if (!zbd_is_seq_job(f))
1101                 return 0;
1102
1103         if (zbdi->write_min_zone != zbdi->write_max_zone) {
1104                 if (zbdi->write_min_zone != f->min_zone ||
1105                     zbdi->write_max_zone != f->max_zone) {
1106                         td_verror(td, EINVAL,
1107                                   "multi-jobs with different write ranges are "
1108                                   "not supported with zone_reset_threshold");
1109                         log_err("multi-jobs with different write ranges are "
1110                                 "not supported with zone_reset_threshold\n");
1111                 }
1112                 return 0;
1113         }
1114
1115         zbdi->write_min_zone = f->min_zone;
1116         zbdi->write_max_zone = f->max_zone;
1117
1118         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1119         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1120         for (z = zb; z < ze; z++)
1121                 if (z->has_wp)
1122                         wp_vdb += z->wp - z->start;
1123
1124         zbdi->wp_valid_data_bytes = wp_vdb;
1125
1126         return wp_vdb;
1127 }
1128
1129 int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
1130 {
1131         struct fio_file *f;
1132         int i;
1133
1134         if (!zbd_using_direct_io()) {
1135                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
1136                 return 1;
1137         }
1138
1139         if (!zbd_verify_sizes())
1140                 return 1;
1141
1142         if (!zbd_verify_bs())
1143                 return 1;
1144
1145         if (td->o.experimental_verify) {
1146                 log_err("zonemode=zbd does not support experimental verify\n");
1147                 return 1;
1148         }
1149
1150         for_each_file(td, f, i) {
1151                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1152                 struct fio_zone_info *z;
1153                 int zi;
1154                 uint64_t vdb;
1155
1156                 assert(zbd);
1157
1158                 f->min_zone = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
1159                 f->max_zone =
1160                         zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
1161
1162                 vdb = zbd_verify_and_set_vdb(td, f);
1163
1164                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): valid data bytes = %" PRIu64 "\n",
1165                        __func__, f->file_name, vdb);
1166
1167                 /*
1168                  * When all zones in the I/O range are conventional, io_size
1169                  * can be smaller than zone size, making min_zone the same
1170                  * as max_zone. This is why the assert below needs to be made
1171                  * conditional.
1172                  */
1173                 if (zbd_is_seq_job(f))
1174                         assert(f->min_zone < f->max_zone);
1175
1176                 if (td->o.max_open_zones > 0 &&
1177                     zbd->max_open_zones != td->o.max_open_zones) {
1178                         log_err("Different 'max_open_zones' values\n");
1179                         return 1;
1180                 }
1181
1182                 /*
1183                  * The per job max open zones limit cannot be used without a
1184                  * global max open zones limit. (As the tracking of open zones
1185                  * is disabled when there is no global max open zones limit.)
1186                  */
1187                 if (td->o.job_max_open_zones && !zbd->max_open_zones) {
1188                         log_err("'job_max_open_zones' cannot be used without a global open zones limit\n");
1189                         return 1;
1190                 }
1191
1192                 /*
1193                  * zbd->max_open_zones is the global limit shared for all jobs
1194                  * that target the same zoned block device. Force sync the per
1195                  * thread global limit with the actual global limit. (The real
1196                  * per thread/job limit is stored in td->o.job_max_open_zones).
1197                  */
1198                 td->o.max_open_zones = zbd->max_open_zones;
1199
1200                 for (zi = f->min_zone; zi < f->max_zone; zi++) {
1201                         z = &zbd->zone_info[zi];
1202                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_IMP_OPEN &&
1203                             z->cond != ZBD_ZONE_COND_EXP_OPEN)
1204                                 continue;
1205                         if (zbd_open_zone(td, f, z))
1206                                 continue;
1207                         /*
1208                          * If the number of open zones exceeds specified limits,
1209                          * reset all extra open zones.
1210                          */
1211                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0) {
1212                                 log_err("Failed to reest zone %d\n", zi);
1213                                 return 1;
1214                         }
1215                 }
1216         }
1217
1218         return 0;
1219 }
1220
1221 /*
1222  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
1223  * zone reset.
1224  */
1225 static void _zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1226                                  const struct fio_file *f)
1227 {
1228         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
1229
1230         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
1231                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
1232 }
1233
1234 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1235                                 const struct fio_file *f)
1236 {
1237         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1238         _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1239         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1240 }
1241
1242 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1243                                         const struct fio_file *f)
1244 {
1245         uint32_t write_cnt = 0;
1246
1247         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1248         assert(f->zbd_info->write_cnt);
1249         if (f->zbd_info->write_cnt)
1250                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
1251         if (write_cnt == 0)
1252                 _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1253         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1254
1255         return write_cnt == 0;
1256 }
1257
1258 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1259 {
1260         struct fio_zone_info *zb, *ze;
1261         bool verify_data_left = false;
1262
1263         if (!f->zbd_info || !td_write(td))
1264                 return;
1265
1266         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1267         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1268
1269         /*
1270          * If data verification is enabled reset the affected zones before
1271          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
1272          * writing data, which causes data loss.
1273          */
1274         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1275                 verify_data_left = td->runstate == TD_VERIFYING ||
1276                         td->io_hist_len || td->verify_batch;
1277                 if (td->io_hist_len && td->o.verify_backlog)
1278                         verify_data_left =
1279                                 td->io_hist_len % td->o.verify_backlog;
1280                 if (!verify_data_left)
1281                         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze);
1282         }
1283
1284         zbd_reset_write_cnt(td, f);
1285 }
1286
1287 /* Return random zone index for one of the open zones. */
1288 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
1289                                      const struct io_u *io_u)
1290 {
1291         return (io_u->offset - f->file_offset) *
1292                 f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
1293 }
1294
1295 static bool any_io_in_flight(void)
1296 {
1297         for_each_td(td) {
1298                 if (td->io_u_in_flight)
1299                         return true;
1300         } end_for_each();
1301
1302         return false;
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
1307  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
1308  * necessary. The open zone is searched across sequential zones.
1309  * This algorithm can only work correctly if all write pointers are
1310  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
1311  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
1312  */
1313 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
1314                                                       struct io_u *io_u)
1315 {
1316         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1317         struct fio_file *f = io_u->file;
1318         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1319         struct fio_zone_info *z;
1320         unsigned int open_zone_idx = -1;
1321         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
1322         int i;
1323         bool wait_zone_close;
1324         bool in_flight;
1325         bool should_retry = true;
1326
1327         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1328
1329         if (zbdi->max_open_zones || td->o.job_max_open_zones) {
1330                 /*
1331                  * This statement accesses zbdi->open_zones[] on purpose
1332                  * without locking.
1333                  */
1334                 zone_idx = zbdi->open_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
1335         } else {
1336                 zone_idx = zbd_offset_to_zone_idx(f, io_u->offset);
1337         }
1338         if (zone_idx < f->min_zone)
1339                 zone_idx = f->min_zone;
1340         else if (zone_idx >= f->max_zone)
1341                 zone_idx = f->max_zone - 1;
1342
1343         dprint(FD_ZBD,
1344                "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
1345                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
1346
1347         /*
1348          * Since z->mutex is the outer lock and zbdi->mutex the inner
1349          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
1350          * has changed after 'z' has been assigned and before zbdi->mutex
1351          * has been obtained. Hence the loop.
1352          */
1353         for (;;) {
1354                 uint32_t tmp_idx;
1355
1356                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1357                 if (z->has_wp)
1358                         zone_lock(td, f, z);
1359
1360                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1361
1362                 if (z->has_wp) {
1363                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1364                             zbdi->max_open_zones == 0 &&
1365                             td->o.job_max_open_zones == 0)
1366                                 goto examine_zone;
1367                         if (zbdi->num_open_zones == 0) {
1368                                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
1369                                        __func__, f->file_name);
1370                                 goto open_other_zone;
1371                         }
1372                 }
1373
1374                 /*
1375                  * List of opened zones is per-device, shared across all
1376                  * threads. Start with quasi-random candidate zone. Ignore
1377                  * zones which don't belong to thread's offset/size area.
1378                  */
1379                 open_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1380                 assert(!open_zone_idx ||
1381                        open_zone_idx < zbdi->num_open_zones);
1382                 tmp_idx = open_zone_idx;
1383
1384                 for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1385                         uint32_t tmpz;
1386
1387                         if (tmp_idx >= zbdi->num_open_zones)
1388                                 tmp_idx = 0;
1389                         tmpz = zbdi->open_zones[tmp_idx];
1390                         if (f->min_zone <= tmpz && tmpz < f->max_zone) {
1391                                 open_zone_idx = tmp_idx;
1392                                 goto found_candidate_zone;
1393                         }
1394
1395                         tmp_idx++;
1396                 }
1397
1398                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1399                         __func__, f->file_name);
1400
1401                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1402
1403                 if (z->has_wp)
1404                         zone_unlock(z);
1405
1406                 return NULL;
1407
1408 found_candidate_zone:
1409                 new_zone_idx = zbdi->open_zones[open_zone_idx];
1410                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1411                         break;
1412                 zone_idx = new_zone_idx;
1413
1414                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1415
1416                 if (z->has_wp)
1417                         zone_unlock(z);
1418         }
1419
1420         /* Both z->mutex and zbdi->mutex are held. */
1421
1422 examine_zone:
1423         if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs) {
1424                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1425                 goto out;
1426         }
1427
1428 open_other_zone:
1429         /* Check if number of open zones reaches one of limits. */
1430         wait_zone_close =
1431                 zbdi->num_open_zones == f->max_zone - f->min_zone ||
1432                 (zbdi->max_open_zones &&
1433                  zbdi->num_open_zones == zbdi->max_open_zones) ||
1434                 (td->o.job_max_open_zones &&
1435                  td->num_open_zones == td->o.job_max_open_zones);
1436
1437         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1438
1439         /* Only z->mutex is held. */
1440
1441         /*
1442          * When number of open zones reaches to one of limits, wait for
1443          * zone close before opening a new zone.
1444          */
1445         if (wait_zone_close) {
1446                 dprint(FD_ZBD,
1447                        "%s(%s): quiesce to allow open zones to close\n",
1448                        __func__, f->file_name);
1449                 io_u_quiesce(td);
1450         }
1451
1452 retry:
1453         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1454         for (i = f->io_size / zbdi->zone_size; i > 0; i--) {
1455                 zone_idx++;
1456                 if (z->has_wp)
1457                         zone_unlock(z);
1458                 z++;
1459                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1460                         /* Wrap-around. */
1461                         zone_idx = f->min_zone;
1462                         z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1463                 }
1464                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1465                 if (!z->has_wp)
1466                         continue;
1467                 zone_lock(td, f, z);
1468                 if (z->open)
1469                         continue;
1470                 if (zbd_open_zone(td, f, z))
1471                         goto out;
1472         }
1473
1474         /* Only z->mutex is held. */
1475
1476         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1477         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1478         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1479                 zone_idx = zbdi->open_zones[i];
1480                 if (zone_idx < f->min_zone || zone_idx >= f->max_zone)
1481                         continue;
1482                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1483                 zone_unlock(z);
1484
1485                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1486
1487                 zone_lock(td, f, z);
1488                 if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs)
1489                         goto out;
1490                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1491         }
1492
1493         /*
1494          * When any I/O is in-flight or when all I/Os in-flight get completed,
1495          * the I/Os might have closed zones then retry the steps to open a zone.
1496          * Before retry, call io_u_quiesce() to complete in-flight writes.
1497          */
1498         in_flight = any_io_in_flight();
1499         if (in_flight || should_retry) {
1500                 dprint(FD_ZBD,
1501                        "%s(%s): wait zone close and retry open zones\n",
1502                        __func__, f->file_name);
1503                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1504                 zone_unlock(z);
1505                 io_u_quiesce(td);
1506                 zone_lock(td, f, z);
1507                 should_retry = in_flight;
1508                 goto retry;
1509         }
1510
1511         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1512
1513         zone_unlock(z);
1514
1515         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n",
1516                __func__, f->file_name);
1517
1518         return NULL;
1519
1520 out:
1521         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n",
1522                __func__, f->file_name, zone_idx);
1523
1524         io_u->offset = z->start;
1525         assert(z->has_wp);
1526         assert(z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1527
1528         return z;
1529 }
1530
1531 /*
1532  * Find another zone which has @min_bytes of readable data. Search in zones
1533  * @zb + 1 .. @zl. For random workload, also search in zones @zb - 1 .. @zf.
1534  *
1535  * Either returns NULL or returns a zone pointer. When the zone has write
1536  * pointer, hold the mutex for the zone.
1537  */
1538 static struct fio_zone_info *
1539 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, uint64_t min_bytes,
1540               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1541 {
1542         struct fio_file *f = io_u->file;
1543         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1544         const struct fio_zone_info *const zf = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1545
1546         /*
1547          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1548          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1549          */
1550         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1551                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1552                         if (z1->has_wp)
1553                                 zone_lock(td, f, z1);
1554                         if (z1->start + min_bytes <= z1->wp)
1555                                 return z1;
1556                         if (z1->has_wp)
1557                                 zone_unlock(z1);
1558                 } else if (!td_random(td)) {
1559                         break;
1560                 }
1561
1562                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1563                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1564                         if (z2->has_wp)
1565                                 zone_lock(td, f, z2);
1566                         if (z2->start + min_bytes <= z2->wp)
1567                                 return z2;
1568                         if (z2->has_wp)
1569                                 zone_unlock(z2);
1570                 }
1571         }
1572
1573         dprint(FD_ZBD,
1574                "%s: no zone has %"PRIu64" bytes of readable data\n",
1575                f->file_name, min_bytes);
1576
1577         return NULL;
1578 }
1579
1580 /**
1581  * zbd_end_zone_io - update zone status at command completion
1582  * @io_u: I/O unit
1583  * @z: zone info pointer
1584  *
1585  * If the write command made the zone full, close it.
1586  *
1587  * The caller must hold z->mutex.
1588  */
1589 static void zbd_end_zone_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
1590                             struct fio_zone_info *z)
1591 {
1592         const struct fio_file *f = io_u->file;
1593
1594         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE &&
1595             io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1596                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1597                 zbd_close_zone(td, f, z);
1598                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1599         }
1600 }
1601
1602 /**
1603  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1604  * @io_u: I/O unit
1605  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1606  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1607  *
1608  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1609  * target zone.
1610  */
1611 static void zbd_queue_io(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int q,
1612                          bool success)
1613 {
1614         const struct fio_file *f = io_u->file;
1615         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1616         struct fio_zone_info *z;
1617         uint64_t zone_end;
1618
1619         assert(zbd_info);
1620
1621         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1622         assert(z->has_wp);
1623
1624         if (!success)
1625                 goto unlock;
1626
1627         dprint(FD_ZBD,
1628                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1629                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1630
1631         switch (io_u->ddir) {
1632         case DDIR_WRITE:
1633                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1634                                zbd_zone_capacity_end(z));
1635
1636                 /*
1637                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1638                  * have occurred.
1639                  */
1640                 if (accounting_vdb(td, f) && z->wp <= zone_end) {
1641                         pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1642                         zbd_info->wp_valid_data_bytes += zone_end - z->wp;
1643                         pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1644                 }
1645                 z->wp = zone_end;
1646                 break;
1647         default:
1648                 break;
1649         }
1650
1651         if (q == FIO_Q_COMPLETED && !io_u->error)
1652                 zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1653
1654 unlock:
1655         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1656                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1657                 zone_unlock(z);
1658                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1659         }
1660 }
1661
1662 /**
1663  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1664  * @io_u: I/O unit
1665  */
1666 static void zbd_put_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
1667 {
1668         const struct fio_file *f = io_u->file;
1669         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1670         struct fio_zone_info *z;
1671
1672         assert(zbd_info);
1673
1674         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1675         assert(z->has_wp);
1676
1677         dprint(FD_ZBD,
1678                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1679                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1680
1681         zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1682
1683         zone_unlock(z);
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Windows and MacOS do not define this.
1688  */
1689 #ifndef EREMOTEIO
1690 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1691 #endif
1692
1693 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1694 {
1695         switch (error_code) {
1696         case EIO:
1697         case EREMOTEIO:
1698                 return true;
1699         }
1700         return false;
1701 }
1702
1703 /**
1704  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1705  * @td: FIO thread data.
1706  * @io_u: FIO I/O unit.
1707  *
1708  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1709  * no more IO can be performed in the current zone.
1710  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1711  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1712  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1713  * This applies only to read and write operations.
1714  */
1715 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1716 {
1717         struct fio_file *f = io_u->file;
1718         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1719         struct fio_zone_info *z;
1720
1721         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1722         assert(td->o.zone_size);
1723         assert(f->zbd_info);
1724
1725         z = zbd_offset_to_zone(f, f->last_pos[ddir]);
1726
1727         /*
1728          * When the zone capacity is smaller than the zone size and the I/O is
1729          * sequential write, skip to zone end if the latest position is at the
1730          * zone capacity limit.
1731          */
1732         if (z->capacity < f->zbd_info->zone_size &&
1733             !td_random(td) && ddir == DDIR_WRITE &&
1734             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1735                 dprint(FD_ZBD,
1736                        "%s: Jump from zone capacity limit to zone end:"
1737                        " (%"PRIu64" -> %"PRIu64") for zone %u (%"PRIu64")\n",
1738                        f->file_name, f->last_pos[ddir],
1739                        zbd_zone_end(z), zbd_zone_idx(f, z), z->capacity);
1740                 td->io_skip_bytes += zbd_zone_end(z) - f->last_pos[ddir];
1741                 f->last_pos[ddir] = zbd_zone_end(z);
1742         }
1743
1744         /*
1745          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1746          */
1747         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1748                 return;
1749
1750         /*
1751          * It is time to switch to a new zone if:
1752          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1753          * - The last position reached the end of the current zone.
1754          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1755          *   reached the zone write pointer.
1756          */
1757         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1758             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_end(z) ||
1759             (ddir == DDIR_READ &&
1760              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1761                 /*
1762                  * Skip zones.
1763                  */
1764                 td->zone_bytes = 0;
1765                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1766
1767                 /*
1768                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1769                  */
1770                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1771                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1772
1773                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1774                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1775         }
1776 }
1777
1778 /**
1779  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonemode=zbd.
1780  *
1781  * @td: FIO thread data.
1782  * @io_u: FIO I/O unit.
1783  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1784  *
1785  * Return adjusted I/O direction.
1786  */
1787 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1788                               enum fio_ddir ddir)
1789 {
1790         /*
1791          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1792          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1793          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1794          * write to make sure data to read exists.
1795          */
1796         assert(io_u->file->zbd_info);
1797         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1798                 return ddir;
1799
1800         if (io_u->file->last_start[DDIR_WRITE] != -1ULL || td->o.read_beyond_wp)
1801                 return DDIR_READ;
1802
1803         return DDIR_WRITE;
1804 }
1805
1806 /**
1807  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1808  * @td: FIO thread data.
1809  * @io_u: FIO I/O unit.
1810  *
1811  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1812  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1813  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1814  */
1815 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1816 {
1817         struct fio_file *f = io_u->file;
1818         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1819         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1820         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1821         uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1822         uint64_t new_len;
1823         int64_t range;
1824
1825         assert(zbdi);
1826         assert(min_bs);
1827         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1828         assert(io_u->buflen);
1829
1830         zb = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1831         orig_zb = zb;
1832
1833         if (!zb->has_wp) {
1834                 /* Accept non-write I/Os for conventional zones. */
1835                 if (io_u->ddir != DDIR_WRITE)
1836                         return io_u_accept;
1837
1838                 /*
1839                  * Make sure that writes to conventional zones
1840                  * don't cross over to any sequential zones.
1841                  */
1842                 if (!(zb + 1)->has_wp ||
1843                     io_u->offset + io_u->buflen <= (zb + 1)->start)
1844                         return io_u_accept;
1845
1846                 if (io_u->offset + min_bs > (zb + 1)->start) {
1847                         dprint(FD_IO,
1848                                "%s: off=%llu + min_bs=%"PRIu64" > next zone %"PRIu64"\n",
1849                                f->file_name, io_u->offset,
1850                                min_bs, (zb + 1)->start);
1851                         io_u->offset =
1852                                 zb->start + (zb + 1)->start - io_u->offset;
1853                         new_len = min(io_u->buflen,
1854                                       (zb + 1)->start - io_u->offset);
1855                 } else {
1856                         new_len = (zb + 1)->start - io_u->offset;
1857                 }
1858
1859                 io_u->buflen = new_len / min_bs * min_bs;
1860
1861                 return io_u_accept;
1862         }
1863
1864         /*
1865          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1866          * is enabled.
1867          */
1868         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1869             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1870                 return io_u_accept;
1871
1872         zone_lock(td, f, zb);
1873
1874         switch (io_u->ddir) {
1875         case DDIR_READ:
1876                 if (td->runstate == TD_VERIFYING && td_write(td))
1877                         goto accept;
1878
1879                 /*
1880                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1881                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1882                  * the I/O.
1883                  */
1884                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1885                         zb->wp - zb->start : 0;
1886                 if (range < min_bs ||
1887                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1888                         zone_unlock(zb);
1889                         zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1890                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, min_bs, zb, zl);
1891                         if (!zb) {
1892                                 dprint(FD_ZBD,
1893                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1894                                        f->file_name, io_u->offset,
1895                                        io_u->buflen);
1896                                 goto eof;
1897                         }
1898                         /*
1899                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1900                          * least min_bs.
1901                          */
1902                         range = zb->wp - zb->start;
1903                         assert(range >= min_bs);
1904
1905                         if (!td_random(td))
1906                                 io_u->offset = zb->start;
1907                 }
1908
1909                 /*
1910                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1911                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1912                  */
1913                 if (range <= io_u->buflen)
1914                         io_u->offset = zb->start;
1915                 else if (td_random(td))
1916                         io_u->offset = zb->start +
1917                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1918                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1919
1920                 /*
1921                  * When zbd_find_zone() returns a conventional zone,
1922                  * we can simply accept the new i/o offset here.
1923                  */
1924                 if (!zb->has_wp)
1925                         return io_u_accept;
1926
1927                 /*
1928                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1929                  */
1930                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1931                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1932                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1933                 if (new_len < io_u->buflen) {
1934                         io_u->buflen = new_len;
1935                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1936                                orig_len, io_u->buflen);
1937                 }
1938
1939                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1940                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1941
1942                 goto accept;
1943
1944         case DDIR_WRITE:
1945                 if (io_u->buflen > zbdi->zone_size) {
1946                         td_verror(td, EINVAL, "I/O buflen exceeds zone size");
1947                         dprint(FD_IO,
1948                                "%s: I/O buflen %llu exceeds zone size %"PRIu64"\n",
1949                                f->file_name, io_u->buflen, zbdi->zone_size);
1950                         goto eof;
1951                 }
1952
1953 retry:
1954                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1955                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs) {
1956                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1957                         zbd_close_zone(td, f, zb);
1958                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1959                         dprint(FD_ZBD,
1960                                "%s: finish zone %d\n",
1961                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb));
1962                         io_u_quiesce(td);
1963                         zbd_finish_zone(td, f, zb);
1964                         if (zbd_zone_idx(f, zb) + 1 >= f->max_zone) {
1965                                 if (!td_random(td))
1966                                         goto eof;
1967                         }
1968                         zone_unlock(zb);
1969
1970                         /* Find the next write pointer zone */
1971                         do {
1972                                 zb++;
1973                                 if (zbd_zone_idx(f, zb) >= f->max_zone)
1974                                         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1975                         } while (!zb->has_wp);
1976
1977                         zone_lock(td, f, zb);
1978                 }
1979
1980                 if (!zbd_open_zone(td, f, zb)) {
1981                         zone_unlock(zb);
1982                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1983                         if (!zb) {
1984                                 dprint(FD_IO, "%s: can't convert to open zone",
1985                                        f->file_name);
1986                                 goto eof;
1987                         }
1988                 }
1989
1990                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1991                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs)
1992                         goto retry;
1993
1994                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
1995                 if (td->o.zrf.u.f) {
1996                         if (zbdi->wp_valid_data_bytes >=
1997                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
1998                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f))
1999                                 zb->reset_zone = 1;
2000                 }
2001
2002                 /* Reset the zone pointer if necessary */
2003                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
2004                         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
2005                                 /*
2006                                  * Unset io-u->file to tell get_next_verify()
2007                                  * that this IO is not requeue.
2008                                  */
2009                                 io_u->file = NULL;
2010                                 if (!get_next_verify(td, io_u)) {
2011                                         zone_unlock(zb);
2012                                         return io_u_accept;
2013                                 }
2014                                 io_u->file = f;
2015                         }
2016
2017                         /*
2018                          * Since previous write requests may have been submitted
2019                          * asynchronously and since we will submit the zone
2020                          * reset synchronously, wait until previously submitted
2021                          * write requests have completed before issuing a
2022                          * zone reset.
2023                          */
2024                         io_u_quiesce(td);
2025                         zb->reset_zone = 0;
2026                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
2027                                 goto eof;
2028
2029                         if (zb->capacity < min_bs) {
2030                                 td_verror(td, EINVAL, "ZCAP is less min_bs");
2031                                 log_err("zone capacity %"PRIu64" smaller than minimum block size %"PRIu64"\n",
2032                                         zb->capacity, min_bs);
2033                                 goto eof;
2034                         }
2035                 }
2036
2037                 /* Make writes occur at the write pointer */
2038                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
2039                 io_u->offset = zb->wp;
2040                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
2041                         td_verror(td, EINVAL, "invalid WP value");
2042                         dprint(FD_ZBD, "%s: dropped request with offset %llu\n",
2043                                f->file_name, io_u->offset);
2044                         goto eof;
2045                 }
2046
2047                 /*
2048                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
2049                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
2050                  * small.
2051                  */
2052                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2053                               zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset);
2054                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2055                 if (new_len == io_u->buflen)
2056                         goto accept;
2057                 if (new_len >= min_bs) {
2058                         io_u->buflen = new_len;
2059                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2060                                orig_len, io_u->buflen);
2061                         goto accept;
2062                 }
2063
2064                 td_verror(td, EIO, "zone remainder too small");
2065                 log_err("zone remainder %lld smaller than min block size %"PRIu64"\n",
2066                         (zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset), min_bs);
2067
2068                 goto eof;
2069
2070         case DDIR_TRIM:
2071                 /* Check random trim targets a non-empty zone */
2072                 if (!td_random(td) || zb->wp > zb->start)
2073                         goto accept;
2074
2075                 /* Find out a non-empty zone to trim */
2076                 zone_unlock(zb);
2077                 zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
2078                 zb = zbd_find_zone(td, io_u, 1, zb, zl);
2079                 if (zb) {
2080                         io_u->offset = zb->start;
2081                         dprint(FD_ZBD, "%s: found new zone(%lld) for trim\n",
2082                                f->file_name, io_u->offset);
2083                         goto accept;
2084                 }
2085
2086                 goto eof;
2087
2088         case DDIR_SYNC:
2089                 /* fall-through */
2090         case DDIR_DATASYNC:
2091         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
2092         case DDIR_WAIT:
2093         case DDIR_LAST:
2094         case DDIR_INVAL:
2095                 goto accept;
2096         }
2097
2098         assert(false);
2099
2100 accept:
2101         assert(zb->has_wp);
2102         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
2103         assert(!io_u->zbd_queue_io);
2104         assert(!io_u->zbd_put_io);
2105
2106         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
2107         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
2108
2109         /*
2110          * Since we return with the zone lock still held,
2111          * add an annotation to let Coverity know that it
2112          * is intentional.
2113          */
2114         /* coverity[missing_unlock] */
2115
2116         return io_u_accept;
2117
2118 eof:
2119         if (zb && zb->has_wp)
2120                 zone_unlock(zb);
2121
2122         return io_u_eof;
2123 }
2124
2125 /* Return a string with ZBD statistics */
2126 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
2127 {
2128         char *res;
2129
2130         if (asprintf(&res, "; %"PRIu64" zone resets", ts->nr_zone_resets) < 0)
2131                 return NULL;
2132         return res;
2133 }
2134
2135 /**
2136  * zbd_do_io_u_trim - If reset zone is applicable, do reset zone instead of trim
2137  *
2138  * @td: FIO thread data.
2139  * @io_u: FIO I/O unit.
2140  *
2141  * It is assumed that z->mutex is already locked.
2142  * Return io_u_completed when reset zone succeeds. Return 0 when the target zone
2143  * does not have write pointer. On error, return negative errno.
2144  */
2145 int zbd_do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2146 {
2147         struct fio_file *f = io_u->file;
2148         struct fio_zone_info *z;
2149         int ret;
2150
2151         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
2152         if (!z->has_wp)
2153                 return 0;
2154
2155         if (io_u->offset != z->start) {
2156                 log_err("Trim offset not at zone start (%lld)\n",
2157                         io_u->offset);
2158                 return -EINVAL;
2159         }
2160
2161         ret = zbd_reset_zone((struct thread_data *)td, f, z);
2162         if (ret < 0)
2163                 return ret;
2164
2165         return io_u_completed;
2166 }