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