zbd.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2018 Western Digital Corporation or its affiliates.
   3  *
   4  * This file is released under the GPL.
   5  */
   6
   7 #include <errno.h>
   8 #include <string.h>
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <dirent.h>
  11 #include <fcntl.h>
  12 #include <sys/ioctl.h>
  13 #include <sys/stat.h>
  14 #include <unistd.h>
  15 #include <linux/blkzoned.h>
  16 #include "file.h"
  17 #include "fio.h"
  18 #include "lib/pow2.h"
  19 #include "log.h"
  20 #include "smalloc.h"
  21 #include "verify.h"
  22 #include "zbd.h"
  23
  24 /**
  25  * zbd_zone_idx - convert an offset into a zone number
  26  * @f: file pointer.
  27  * @offset: offset in bytes. If this offset is in the first zone_size bytes
  28  *          past the disk size then the index of the sentinel is returned.
  29  */
  30 static uint32_t zbd_zone_idx(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  31 {
  32         uint32_t zone_idx;
  33
  34         if (f->zbd_info->zone_size_log2 > 0)
  35                 zone_idx = offset >> f->zbd_info->zone_size_log2;
  36         else
  37                 zone_idx = offset / f->zbd_info->zone_size;
  38
  39         return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
  40 }
  41
  42 /**
  43  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
  44  * @f: file pointer.
  45  * @z: zone info pointer.
  46  * @required: minimum number of bytes that must remain in a zone.
  47  *
  48  * The caller must hold z->mutex.
  49  */
  50 static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
  51                           uint64_t required)
  52 {
  53         assert((required & 511) == 0);
  54
  55         return z->type == BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ &&
  56                 z->wp + required > z->start + f->zbd_info->zone_size;
  57 }
  58
  59 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  60 {
  61         return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
  62 }
  63
  64 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned drives. */
  65 static bool zbd_using_direct_io(void)
  66 {
  67         struct thread_data *td;
  68         struct fio_file *f;
  69         int i, j;
  70
  71         for_each_td(td, i) {
  72                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
  73                         continue;
  74                 for_each_file(td, f, j) {
  75                         if (f->zbd_info &&
  76                             f->zbd_info->model == ZBD_DM_HOST_MANAGED)
  77                                 return false;
  78                 }
  79         }
  80
  81         return true;
  82 }
  83
  84 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
  85 static bool zbd_is_seq_job(struct fio_file *f)
  86 {
  87         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
  88
  89         assert(f->zbd_info);
  90         if (f->io_size == 0)
  91                 return false;
  92         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
  93         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
  94         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
  95                 if (f->zbd_info->zone_info[zone_idx].type ==
  96                     BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
  97                         return true;
  98
  99         return false;
 100 }
 101
 102 /*
 103  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 104  */
 105 static bool zbd_verify_sizes(void)
 106 {
 107         const struct fio_zone_info *z;
 108         struct thread_data *td;
 109         struct fio_file *f;
 110         uint64_t new_offset, new_end;
 111         uint32_t zone_idx;
 112         int i, j;
 113
 114         for_each_td(td, i) {
 115                 for_each_file(td, f, j) {
 116                         if (!f->zbd_info)
 117                                 continue;
 118                         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 119                                 continue;
 120                         if (!zbd_is_seq_job(f))
 121                                 continue;
 122                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
 123                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 124                         if (f->file_offset != z->start) {
 125                                 new_offset = (z+1)->start;
 126                                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 127                                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 128                                                  f->file_name);
 129                                         return false;
 130                                 }
 131                                 log_info("%s: rounded up offset from %llu to %llu\n",
 132                                          f->file_name, (unsigned long long) f->file_offset,
 133                                          (unsigned long long) new_offset);
 134                                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 135                                 f->file_offset = new_offset;
 136                         }
 137                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
 138                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 139                         new_end = z->start;
 140                         if (f->file_offset + f->io_size != new_end) {
 141                                 if (new_end <= f->file_offset) {
 142                                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 143                                                  f->file_name);
 144                                         return false;
 145                                 }
 146                                 log_info("%s: rounded down io_size from %llu to %llu\n",
 147                                          f->file_name, (unsigned long long) f->io_size,
 148                                          (unsigned long long) new_end - f->file_offset);
 149                                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 150                         }
 151                 }
 152         }
 153
 154         return true;
 155 }
 156
 157 static bool zbd_verify_bs(void)
 158 {
 159         struct thread_data *td;
 160         struct fio_file *f;
 161         uint32_t zone_size;
 162         int i, j, k;
 163
 164         for_each_td(td, i) {
 165                 for_each_file(td, f, j) {
 166                         if (!f->zbd_info)
 167                                 continue;
 168                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 169                         for (k = 0; k < ARRAY_SIZE(td->o.bs); k++) {
 170                                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE &&
 171                                     zone_size % td->o.bs[k] != 0) {
 172                                         log_info("%s: block size %llu is not a divisor of the zone size %d\n",
 173                                                  f->file_name, td->o.bs[k],
 174                                                  zone_size);
 175                                         return false;
 176                                 }
 177                         }
 178                 }
 179         }
 180         return true;
 181 }
 182
 183 /*
 184  * Read zone information into @buf starting from sector @start_sector.
 185  * @fd is a file descriptor that refers to a block device and @bufsz is the
 186  * size of @buf.
 187  *
 188  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 189  * If the zone report is empty, always assume an error (device problem) and
 190  * return -EIO.
 191  */
 192 static int read_zone_info(int fd, uint64_t start_sector,
 193                           void *buf, unsigned int bufsz)
 194 {
 195         struct blk_zone_report *hdr = buf;
 196         int ret;
 197
 198         if (bufsz < sizeof(*hdr))
 199                 return -EINVAL;
 200
 201         memset(hdr, 0, sizeof(*hdr));
 202
 203         hdr->nr_zones = (bufsz - sizeof(*hdr)) / sizeof(struct blk_zone);
 204         hdr->sector = start_sector;
 205         ret = ioctl(fd, BLKREPORTZONE, hdr);
 206         if (ret)
 207                 return -errno;
 208         if (!hdr->nr_zones)
 209                 return -EIO;
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Read up to 255 characters from the first line of a file. Strip the trailing
 215  * newline.
 216  */
 217 static char *read_file(const char *path)
 218 {
 219         char line[256], *p = line;
 220         FILE *f;
 221
 222         f = fopen(path, "rb");
 223         if (!f)
 224                 return NULL;
 225         if (!fgets(line, sizeof(line), f))
 226                 line[0] = '\0';
 227         strsep(&p, "\n");
 228         fclose(f);
 229
 230         return strdup(line);
 231 }
 232
 233 static enum blk_zoned_model get_zbd_model(const char *file_name)
 234 {
 235         enum blk_zoned_model model = ZBD_DM_NONE;
 236         char *zoned_attr_path = NULL;
 237         char *model_str = NULL;
 238         struct stat statbuf;
 239         char *sys_devno_path = NULL;
 240         char *part_attr_path = NULL;
 241         char *part_str = NULL;
 242         char sys_path[PATH_MAX];
 243         ssize_t sz;
 244         char *delim = NULL;
 245
 246         if (stat(file_name, &statbuf) < 0)
 247                 goto out;
 248
 249         if (asprintf(&sys_devno_path, "/sys/dev/block/%d:%d",
 250                      major(statbuf.st_rdev), minor(statbuf.st_rdev)) < 0)
 251                 goto out;
 252
 253         sz = readlink(sys_devno_path, sys_path, sizeof(sys_path) - 1);
 254         if (sz < 0)
 255                 goto out;
 256         sys_path[sz] = '\0';
 257
 258         /*
 259          * If the device is a partition device, cut the device name in the
 260          * canonical sysfs path to obtain the sysfs path of the holder device.
 261          *   e.g.:  /sys/devices/.../sda/sda1 -> /sys/devices/.../sda
 262          */
 263         if (asprintf(&part_attr_path, "/sys/dev/block/%s/partition",
 264                      sys_path) < 0)
 265                 goto out;
 266         part_str = read_file(part_attr_path);
 267         if (part_str && *part_str == '1') {
 268                 delim = strrchr(sys_path, '/');
 269                 if (!delim)
 270                         goto out;
 271                 *delim = '\0';
 272         }
 273
 274         if (asprintf(&zoned_attr_path,
 275                      "/sys/dev/block/%s/queue/zoned", sys_path) < 0)
 276                 goto out;
 277
 278         model_str = read_file(zoned_attr_path);
 279         if (!model_str)
 280                 goto out;
 281         dprint(FD_ZBD, "%s: zbd model string: %s\n", file_name, model_str);
 282         if (strcmp(model_str, "host-aware") == 0)
 283                 model = ZBD_DM_HOST_AWARE;
 284         else if (strcmp(model_str, "host-managed") == 0)
 285                 model = ZBD_DM_HOST_MANAGED;
 286
 287 out:
 288         free(model_str);
 289         free(zoned_attr_path);
 290         free(part_str);
 291         free(part_attr_path);
 292         free(sys_devno_path);
 293         return model;
 294 }
 295
 296 static int ilog2(uint64_t i)
 297 {
 298         int log = -1;
 299
 300         while (i) {
 301                 i >>= 1;
 302                 log++;
 303         }
 304         return log;
 305 }
 306
 307 /*
 308  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 309  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 310  */
 311 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 312 {
 313         uint32_t nr_zones;
 314         struct fio_zone_info *p;
 315         uint64_t zone_size;
 316         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 317         pthread_mutexattr_t attr;
 318         int i;
 319
 320         zone_size = td->o.zone_size;
 321         assert(zone_size);
 322         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 323         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 324                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 325         if (!zbd_info)
 326                 return -ENOMEM;
 327
 328         pthread_mutexattr_init(&attr);
 329         pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 330         pthread_mutexattr_setpshared(&attr, true);
 331         pthread_mutex_init(&zbd_info->mutex, &attr);
 332         zbd_info->refcount = 1;
 333         p = &zbd_info->zone_info[0];
 334         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 335                 pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
 336                 p->start = i * zone_size;
 337                 p->wp = p->start + zone_size;
 338                 p->type = BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ;
 339                 p->cond = BLK_ZONE_COND_EMPTY;
 340         }
 341         /* a sentinel */
 342         p->start = nr_zones * zone_size;
 343
 344         f->zbd_info = zbd_info;
 345         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 346         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 347                 ilog2(zone_size) : -1;
 348         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 349         pthread_mutexattr_destroy(&attr);
 350         return 0;
 351 }
 352
 353 /*
 354  * Parse the BLKREPORTZONE output and store it in f->zbd_info. Must be called
 355  * only for devices that support this ioctl, namely zoned block devices.
 356  */
 357 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 358 {
 359         const unsigned int bufsz = sizeof(struct blk_zone_report) +
 360                 4096 * sizeof(struct blk_zone);
 361         uint32_t nr_zones;
 362         struct blk_zone_report *hdr;
 363         const struct blk_zone *z;
 364         struct fio_zone_info *p;
 365         uint64_t zone_size, start_sector;
 366         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 367         pthread_mutexattr_t attr;
 368         void *buf;
 369         int fd, i, j, ret = 0;
 370
 371         pthread_mutexattr_init(&attr);
 372         pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 373         pthread_mutexattr_setpshared(&attr, true);
 374
 375         buf = malloc(bufsz);
 376         if (!buf)
 377                 goto out;
 378
 379         fd = open(f->file_name, O_RDONLY | O_LARGEFILE);
 380         if (fd < 0) {
 381                 ret = -errno;
 382                 goto free;
 383         }
 384
 385         ret = read_zone_info(fd, 0, buf, bufsz);
 386         if (ret < 0) {
 387                 log_info("fio: BLKREPORTZONE(%lu) failed for %s (%d).\n",
 388                          0UL, f->file_name, -ret);
 389                 goto close;
 390         }
 391         hdr = buf;
 392         if (hdr->nr_zones < 1) {
 393                 log_info("fio: %s has invalid zone information.\n",
 394                          f->file_name);
 395                 goto close;
 396         }
 397         z = (void *)(hdr + 1);
 398         zone_size = z->len << 9;
 399         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 400
 401         if (td->o.zone_size == 0) {
 402                 td->o.zone_size = zone_size;
 403         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 404                 log_info("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %llu.\n",
 405                          f->file_name, (unsigned long long) td->o.zone_size,
 406                         (unsigned long long) zone_size);
 407                 ret = -EINVAL;
 408                 goto close;
 409         }
 410
 411         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %llu KB\n", f->file_name,
 412                nr_zones, (unsigned long long) zone_size / 1024);
 413
 414         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 415                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 416         ret = -ENOMEM;
 417         if (!zbd_info)
 418                 goto close;
 419         pthread_mutex_init(&zbd_info->mutex, &attr);
 420         zbd_info->refcount = 1;
 421         p = &zbd_info->zone_info[0];
 422         for (start_sector = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 423                 z = (void *)(hdr + 1);
 424                 for (i = 0; i < hdr->nr_zones; i++, j++, z++, p++) {
 425                         pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
 426                         p->start = z->start << 9;
 427                         switch (z->cond) {
 428                         case BLK_ZONE_COND_NOT_WP:
 429                         case BLK_ZONE_COND_FULL:
 430                                 p->wp = p->start + zone_size;
 431                                 break;
 432                         default:
 433                                 assert(z->start <= z->wp);
 434                                 assert(z->wp <= z->start + (zone_size >> 9));
 435                                 p->wp = z->wp << 9;
 436                                 break;
 437                         }
 438                         p->type = z->type;
 439                         p->cond = z->cond;
 440                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 441                                 log_info("%s: invalid zone data\n",
 442                                          f->file_name);
 443                                 ret = -EINVAL;
 444                                 goto close;
 445                         }
 446                 }
 447                 z--;
 448                 start_sector = z->start + z->len;
 449                 if (j >= nr_zones)
 450                         break;
 451                 ret = read_zone_info(fd, start_sector, buf, bufsz);
 452                 if (ret < 0) {
 453                         log_info("fio: BLKREPORTZONE(%llu) failed for %s (%d).\n",
 454                                  (unsigned long long) start_sector, f->file_name, -ret);
 455                         goto close;
 456                 }
 457         }
 458         /* a sentinel */
 459         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = start_sector << 9;
 460
 461         f->zbd_info = zbd_info;
 462         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 463         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 464                 ilog2(zone_size) : -1;
 465         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 466         zbd_info = NULL;
 467         ret = 0;
 468
 469 close:
 470         sfree(zbd_info);
 471         close(fd);
 472 free:
 473         free(buf);
 474 out:
 475         pthread_mutexattr_destroy(&attr);
 476         return ret;
 477 }
 478
 479 /*
 480  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 481  *
 482  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 483  */
 484 int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 485 {
 486         enum blk_zoned_model zbd_model;
 487         int ret = 0;
 488
 489         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 490
 491         zbd_model = get_zbd_model(f->file_name);
 492         switch (zbd_model) {
 493         case ZBD_DM_HOST_AWARE:
 494         case ZBD_DM_HOST_MANAGED:
 495                 ret = parse_zone_info(td, f);
 496                 break;
 497         case ZBD_DM_NONE:
 498                 ret = init_zone_info(td, f);
 499                 break;
 500         }
 501         if (ret == 0)
 502                 f->zbd_info->model = zbd_model;
 503         return ret;
 504 }
 505
 506 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 507 {
 508         uint32_t refcount;
 509
 510         if (!f->zbd_info)
 511                 return;
 512
 513         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 514         refcount = --f->zbd_info->refcount;
 515         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 516
 517         assert((int32_t)refcount >= 0);
 518         if (refcount == 0)
 519                 sfree(f->zbd_info);
 520         f->zbd_info = NULL;
 521 }
 522
 523 /*
 524  * Initialize f->zbd_info.
 525  *
 526  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 527  *
 528  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
 529  * fio fork() call.
 530  */
 531 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
 532 {
 533         struct thread_data *td2;
 534         struct fio_file *f2;
 535         int i, j, ret;
 536
 537         for_each_td(td2, i) {
 538                 for_each_file(td2, f2, j) {
 539                         if (td2 == td && f2 == file)
 540                                 continue;
 541                         if (!f2->zbd_info ||
 542                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
 543                                 continue;
 544                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
 545                         file->zbd_info->refcount++;
 546                         return 0;
 547                 }
 548         }
 549
 550         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
 551         if (ret < 0)
 552                 td_verror(td, -ret, "BLKREPORTZONE failed");
 553         return ret;
 554 }
 555
 556 int zbd_init(struct thread_data *td)
 557 {
 558         struct fio_file *f;
 559         int i;
 560
 561         for_each_file(td, f, i) {
 562                 if (f->filetype != FIO_TYPE_BLOCK)
 563                         continue;
 564                 if (td->o.zone_size && td->o.zone_size < 512) {
 565                         log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 566                                 f->file_name);
 567                         return 1;
 568                 }
 569                 if (td->o.zone_size == 0 &&
 570                     get_zbd_model(f->file_name) == ZBD_DM_NONE) {
 571                         log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular block devices with --zonemode=zbd\n\n",
 572                                 f->file_name);
 573                         return 1;
 574                 }
 575                 zbd_init_zone_info(td, f);
 576         }
 577
 578         if (!zbd_using_direct_io()) {
 579                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
 580                 return 1;
 581         }
 582
 583         if (!zbd_verify_sizes())
 584                 return 1;
 585
 586         if (!zbd_verify_bs())
 587                 return 1;
 588
 589         return 0;
 590 }
 591
 592 /**
 593  * zbd_reset_range - reset zones for a range of sectors
 594  * @td: FIO thread data.
 595  * @f: Fio file for which to reset zones
 596  * @sector: Starting sector in units of 512 bytes
 597  * @nr_sectors: Number of sectors in units of 512 bytes
 598  *
 599  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 600  */
 601 static int zbd_reset_range(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 602                            uint64_t offset, uint64_t length)
 603 {
 604         struct blk_zone_range zr = {
 605                 .sector         = offset >> 9,
 606                 .nr_sectors     = length >> 9,
 607         };
 608         uint32_t zone_idx_b, zone_idx_e;
 609         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
 610         int ret = 0;
 611
 612         assert(f->fd != -1);
 613         assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
 614         switch (f->zbd_info->model) {
 615         case ZBD_DM_HOST_AWARE:
 616         case ZBD_DM_HOST_MANAGED:
 617                 ret = ioctl(f->fd, BLKRESETZONE, &zr);
 618                 if (ret < 0) {
 619                         td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
 620                         log_err("%s: resetting wp for %llu sectors at sector %llu failed (%d).\n",
 621                                 f->file_name, zr.nr_sectors, zr.sector, errno);
 622                         return ret;
 623                 }
 624                 break;
 625         case ZBD_DM_NONE:
 626                 break;
 627         }
 628
 629         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, offset);
 630         zb = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_b];
 631         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, offset + length);
 632         ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
 633         for (z = zb; z < ze; z++) {
 634                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 635                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 636                 f->zbd_info->sectors_with_data -= z->wp - z->start;
 637                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 638                 z->wp = z->start;
 639                 z->verify_block = 0;
 640                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 641         }
 642
 643         td->ts.nr_zone_resets += ze - zb;
 644
 645         return ret;
 646 }
 647
 648 static unsigned int zbd_zone_nr(struct zoned_block_device_info *zbd_info,
 649                                 struct fio_zone_info *zone)
 650 {
 651         return zone - zbd_info->zone_info;
 652 }
 653
 654 /**
 655  * zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone
 656  * @td: FIO thread data.
 657  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 658  * @z: Zone to reset.
 659  *
 660  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 661  */
 662 static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 663                           struct fio_zone_info *z)
 664 {
 665         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n", f->file_name,
 666                 zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 667
 668         return zbd_reset_range(td, f, z->start, (z+1)->start - z->start);
 669 }
 670
 671 /*
 672  * Reset a range of zones. Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 673  * @td: fio thread data.
 674  * @f: fio file for which to reset zones
 675  * @zb: first zone to reset.
 676  * @ze: first zone not to reset.
 677  * @all_zones: whether to reset all zones or only those zones for which the
 678  *      write pointer is not a multiple of td->o.min_bs[DDIR_WRITE].
 679  */
 680 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 681                            struct fio_zone_info *const zb,
 682                            struct fio_zone_info *const ze, bool all_zones)
 683 {
 684         struct fio_zone_info *z, *start_z = ze;
 685         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 686         bool reset_wp;
 687         int res = 0;
 688
 689         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n", f->file_name,
 690                 zbd_zone_nr(f->zbd_info, zb), zbd_zone_nr(f->zbd_info, ze));
 691         assert(f->fd != -1);
 692         for (z = zb; z < ze; z++) {
 693                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 694                 switch (z->type) {
 695                 case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
 696                         reset_wp = all_zones ? z->wp != z->start :
 697                                         (td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE) &&
 698                                         z->wp % min_bs != 0;
 699                         if (start_z == ze && reset_wp) {
 700                                 start_z = z;
 701                         } else if (start_z < ze && !reset_wp) {
 702                                 dprint(FD_ZBD,
 703                                        "%s: resetting zones %u .. %u\n",
 704                                        f->file_name,
 705                                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
 706                                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 707                                 if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
 708                                                 z->start - start_z->start) < 0)
 709                                         res = 1;
 710                                 start_z = ze;
 711                         }
 712                         break;
 713                 default:
 714                         if (start_z == ze)
 715                                 break;
 716                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zones %u .. %u\n",
 717                                f->file_name, zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
 718                                zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 719                         if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
 720                                             z->start - start_z->start) < 0)
 721                                 res = 1;
 722                         start_z = ze;
 723                         break;
 724                 }
 725         }
 726         if (start_z < ze) {
 727                 dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zones %u .. %u\n", f->file_name,
 728                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
 729                         zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 730                 if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
 731                                     z->start - start_z->start) < 0)
 732                         res = 1;
 733         }
 734         for (z = zb; z < ze; z++)
 735                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 736
 737         return res;
 738 }
 739
 740 /*
 741  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
 742  * zone reset.
 743  */
 744 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
 745                                 const struct fio_file *f)
 746 {
 747         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
 748
 749         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 750         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
 751                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
 752         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 753 }
 754
 755 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
 756                                         const struct fio_file *f)
 757 {
 758         uint32_t write_cnt = 0;
 759
 760         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 761         assert(f->zbd_info->write_cnt);
 762         if (f->zbd_info->write_cnt)
 763                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
 764         if (write_cnt == 0)
 765                 zbd_reset_write_cnt(td, f);
 766         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 767
 768         return write_cnt == 0;
 769 }
 770
 771 enum swd_action {
 772         CHECK_SWD,
 773         SET_SWD,
 774 };
 775
 776 /* Calculate the number of sectors with data (swd) and perform action 'a' */
 777 static uint64_t zbd_process_swd(const struct fio_file *f, enum swd_action a)
 778 {
 779         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
 780         uint64_t swd = 0;
 781
 782         zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
 783         ze = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset +
 784                                                   f->io_size)];
 785         for (z = zb; z < ze; z++) {
 786                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 787                 swd += z->wp - z->start;
 788         }
 789         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 790         switch (a) {
 791         case CHECK_SWD:
 792                 assert(f->zbd_info->sectors_with_data == swd);
 793                 break;
 794         case SET_SWD:
 795                 f->zbd_info->sectors_with_data = swd;
 796                 break;
 797         }
 798         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 799         for (z = zb; z < ze; z++)
 800                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 801
 802         return swd;
 803 }
 804
 805 /*
 806  * The swd check is useful for debugging but takes too much time to leave
 807  * it enabled all the time. Hence it is disabled by default.
 808  */
 809 static const bool enable_check_swd = false;
 810
 811 /* Check whether the value of zbd_info.sectors_with_data is correct. */
 812 static void zbd_check_swd(const struct fio_file *f)
 813 {
 814         if (!enable_check_swd)
 815                 return;
 816
 817         zbd_process_swd(f, CHECK_SWD);
 818 }
 819
 820 static void zbd_init_swd(struct fio_file *f)
 821 {
 822         uint64_t swd;
 823
 824         swd = zbd_process_swd(f, SET_SWD);
 825         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): swd = %" PRIu64 "\n", __func__, f->file_name,
 826                swd);
 827 }
 828
 829 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 830 {
 831         struct fio_zone_info *zb, *ze;
 832         uint32_t zone_idx_e;
 833
 834         if (!f->zbd_info)
 835                 return;
 836
 837         zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
 838         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
 839         ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
 840         zbd_init_swd(f);
 841         /*
 842          * If data verification is enabled reset the affected zones before
 843          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
 844          * writing data, which causes data loss.
 845          */
 846         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze, td->o.verify != VERIFY_NONE &&
 847                         (td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE) &&
 848                         td->runstate != TD_VERIFYING);
 849         zbd_reset_write_cnt(td, f);
 850 }
 851
 852 /* The caller must hold f->zbd_info->mutex. */
 853 static bool is_zone_open(const struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 854                          unsigned int zone_idx)
 855 {
 856         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 857         int i;
 858
 859         assert(td->o.max_open_zones <= ARRAY_SIZE(zbdi->open_zones));
 860         assert(zbdi->num_open_zones <= td->o.max_open_zones);
 861
 862         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++)
 863                 if (zbdi->open_zones[i] == zone_idx)
 864                         return true;
 865
 866         return false;
 867 }
 868
 869 /*
 870  * Open a ZBD zone if it was not yet open. Returns true if either the zone was
 871  * already open or if opening a new zone is allowed. Returns false if the zone
 872  * was not yet open and opening a new zone would cause the zone limit to be
 873  * exceeded.
 874  */
 875 static bool zbd_open_zone(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
 876                           uint32_t zone_idx)
 877 {
 878         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 879         const struct fio_file *f = io_u->file;
 880         struct fio_zone_info *z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 881         bool res = true;
 882
 883         if (z->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
 884                 return false;
 885
 886         /*
 887          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 888          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 889          */
 890         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 891                 return false;
 892
 893         /* Zero means no limit */
 894         if (!td->o.max_open_zones)
 895                 return true;
 896
 897         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 898         if (is_zone_open(td, f, zone_idx))
 899                 goto out;
 900         res = false;
 901         if (f->zbd_info->num_open_zones >= td->o.max_open_zones)
 902                 goto out;
 903         dprint(FD_ZBD, "%s: opening zone %d\n", f->file_name, zone_idx);
 904         f->zbd_info->open_zones[f->zbd_info->num_open_zones++] = zone_idx;
 905         z->open = 1;
 906         res = true;
 907
 908 out:
 909         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 910         return res;
 911 }
 912
 913 /* The caller must hold f->zbd_info->mutex */
 914 static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 915                            unsigned int open_zone_idx)
 916 {
 917         uint32_t zone_idx;
 918
 919         assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
 920         zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
 921         memmove(f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx,
 922                 f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx + 1,
 923                 (FIO_MAX_OPEN_ZBD_ZONES - (open_zone_idx + 1)) *
 924                 sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
 925         f->zbd_info->num_open_zones--;
 926         f->zbd_info->zone_info[zone_idx].open = 0;
 927 }
 928
 929 /*
 930  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
 931  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
 932  * necessary. This algorithm can only work correctly if all write pointers are
 933  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
 934  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
 935  */
 936 struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
 937                                                struct io_u *io_u)
 938 {
 939         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
 940         const struct fio_file *f = io_u->file;
 941         struct fio_zone_info *z;
 942         unsigned int open_zone_idx = -1;
 943         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
 944         int i;
 945
 946         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
 947
 948         if (td->o.max_open_zones) {
 949                 /*
 950                  * This statement accesses f->zbd_info->open_zones[] on purpose
 951                  * without locking.
 952                  */
 953                 zone_idx = f->zbd_info->open_zones[(io_u->offset -
 954                                                     f->file_offset) *
 955                                 f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size];
 956         } else {
 957                 zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
 958         }
 959         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
 960                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
 961
 962         /*
 963          * Since z->mutex is the outer lock and f->zbd_info->mutex the inner
 964          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
 965          * has changed after 'z' has been assigned and before f->zbd_info->mutex
 966          * has been obtained. Hence the loop.
 967          */
 968         for (;;) {
 969                 z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 970
 971                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 972                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 973                 if (td->o.max_open_zones == 0)
 974                         goto examine_zone;
 975                 if (f->zbd_info->num_open_zones == 0) {
 976                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 977                         pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 978                         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
 979                                __func__, f->file_name);
 980                         return NULL;
 981                 }
 982                 open_zone_idx = (io_u->offset - f->file_offset) *
 983                         f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
 984                 assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
 985                 new_zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
 986                 if (new_zone_idx == zone_idx)
 987                         break;
 988                 zone_idx = new_zone_idx;
 989                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 990                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 991         }
 992
 993         /* Both z->mutex and f->zbd_info->mutex are held. */
 994
 995 examine_zone:
 996         if (z->wp + min_bs <= (z+1)->start) {
 997                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 998                 goto out;
 999         }
1000         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): closing zone %d\n", __func__, f->file_name,
1001                zone_idx);
1002         if (td->o.max_open_zones)
1003                 zbd_close_zone(td, f, open_zone_idx);
1004         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1005
1006         /* Only z->mutex is held. */
1007
1008         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1009         for (i = f->io_size / f->zbd_info->zone_size; i > 0; i--) {
1010                 zone_idx++;
1011                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1012                 z++;
1013                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1014                         /* Wrap-around. */
1015                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
1016                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
1017                 }
1018                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1019                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
1020                 if (z->open)
1021                         continue;
1022                 if (zbd_open_zone(td, io_u, zone_idx))
1023                         goto out;
1024         }
1025
1026         /* Only z->mutex is held. */
1027
1028         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1029         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1030         for (i = 0; i < f->zbd_info->num_open_zones; i++) {
1031                 zone_idx = f->zbd_info->open_zones[i];
1032                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1033                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1034
1035                 z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
1036
1037                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
1038                 if (z->wp + min_bs <= (z+1)->start)
1039                         goto out;
1040                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1041         }
1042         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1043         pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1044         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n", __func__,
1045                f->file_name);
1046         return NULL;
1047
1048 out:
1049         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n", __func__, f->file_name,
1050                zone_idx);
1051         io_u->offset = z->start;
1052         return z;
1053 }
1054
1055 /* The caller must hold z->mutex. */
1056 static struct fio_zone_info *zbd_replay_write_order(struct thread_data *td,
1057                                                     struct io_u *io_u,
1058                                                     struct fio_zone_info *z)
1059 {
1060         const struct fio_file *f = io_u->file;
1061         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
1062
1063         if (!zbd_open_zone(td, io_u, z - f->zbd_info->zone_info)) {
1064                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1065                 z = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1066                 assert(z);
1067         }
1068
1069         if (z->verify_block * min_bs >= f->zbd_info->zone_size)
1070                 log_err("%s: %d * %d >= %llu\n", f->file_name, z->verify_block,
1071                         min_bs, (unsigned long long) f->zbd_info->zone_size);
1072         io_u->offset = z->start + z->verify_block++ * min_bs;
1073         return z;
1074 }
1075
1076 /*
1077  * Find another zone for which @io_u fits below the write pointer. Start
1078  * searching in zones @zb + 1 .. @zl and continue searching in zones
1079  * @zf .. @zb - 1.
1080  *
1081  * Either returns NULL or returns a zone pointer and holds the mutex for that
1082  * zone.
1083  */
1084 static struct fio_zone_info *
1085 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1086               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1087 {
1088         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1089         const struct fio_file *f = io_u->file;
1090         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1091         const struct fio_zone_info *const zf =
1092                 &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
1093
1094         /*
1095          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1096          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1097          */
1098         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1099                 if (z1 < zl && z1->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
1100                         pthread_mutex_lock(&z1->mutex);
1101                         if (z1->start + min_bs <= z1->wp)
1102                                 return z1;
1103                         pthread_mutex_unlock(&z1->mutex);
1104                 } else if (!td_random(td)) {
1105                         break;
1106                 }
1107                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1108                     z2->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
1109                         pthread_mutex_lock(&z2->mutex);
1110                         if (z2->start + min_bs <= z2->wp)
1111                                 return z2;
1112                         pthread_mutex_unlock(&z2->mutex);
1113                 }
1114         }
1115         dprint(FD_ZBD, "%s: adjusting random read offset failed\n",
1116                f->file_name);
1117         return NULL;
1118 }
1119
1120 /**
1121  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1122  * @io_u: I/O unit
1123  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1124  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1125  *
1126  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1127  * target zone.
1128  */
1129 static void zbd_queue_io(struct io_u *io_u, int q, bool success)
1130 {
1131         const struct fio_file *f = io_u->file;
1132         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1133         struct fio_zone_info *z;
1134         uint32_t zone_idx;
1135         uint64_t zone_end;
1136
1137         if (!zbd_info)
1138                 return;
1139
1140         zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1141         assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
1142         z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
1143
1144         if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
1145                 return;
1146
1147         if (!success)
1148                 goto unlock;
1149
1150         dprint(FD_ZBD,
1151                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1152                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
1153
1154         switch (io_u->ddir) {
1155         case DDIR_WRITE:
1156                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1157                                (z + 1)->start);
1158                 pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1159                 /*
1160                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1161                  * have occurred.
1162                  */
1163                 if (z->wp <= zone_end)
1164                         zbd_info->sectors_with_data += zone_end - z->wp;
1165                 pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1166                 z->wp = zone_end;
1167                 break;
1168         case DDIR_TRIM:
1169                 assert(z->wp == z->start);
1170                 break;
1171         default:
1172                 break;
1173         }
1174
1175 unlock:
1176         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1177                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1178                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1179                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1180         }
1181 }
1182
1183 /**
1184  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1185  * @io_u: I/O unit
1186  */
1187 static void zbd_put_io(const struct io_u *io_u)
1188 {
1189         const struct fio_file *f = io_u->file;
1190         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1191         struct fio_zone_info *z;
1192         uint32_t zone_idx;
1193
1194         if (!zbd_info)
1195                 return;
1196
1197         zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1198         assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
1199         z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
1200
1201         if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
1202                 return;
1203
1204         dprint(FD_ZBD,
1205                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1206                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
1207
1208         assert(pthread_mutex_unlock(&z->mutex) == 0);
1209         zbd_check_swd(f);
1210 }
1211
1212 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1213 {
1214         switch (error_code) {
1215         case EIO:
1216         case EREMOTEIO:
1217                 return true;
1218         }
1219         return false;
1220 }
1221
1222 /**
1223  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1224  * @td: FIO thread data.
1225  * @io_u: FIO I/O unit.
1226  *
1227  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1228  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1229  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1230  */
1231 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1232 {
1233         const struct fio_file *f = io_u->file;
1234         uint32_t zone_idx_b;
1235         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1236         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1237         uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1238         uint64_t new_len;
1239         int64_t range;
1240
1241         if (!f->zbd_info)
1242                 return io_u_accept;
1243
1244         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1245         assert(io_u->buflen);
1246         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1247         zb = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_b];
1248         orig_zb = zb;
1249
1250         /* Accept the I/O offset for conventional zones. */
1251         if (zb->type == BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL)
1252                 return io_u_accept;
1253
1254         /*
1255          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1256          * is enabled.
1257          */
1258         if (zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
1259             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1260                 return io_u_accept;
1261
1262         zbd_check_swd(f);
1263
1264         /*
1265          * Lock the io_u target zone. The zone will be unlocked if io_u offset
1266          * is changed or when io_u completes and zbd_put_io() executed.
1267          * To avoid multiple jobs doing asynchronous I/Os from deadlocking each
1268          * other waiting for zone locks when building an io_u batch, first
1269          * only trylock the zone. If the zone is already locked by another job,
1270          * process the currently queued I/Os so that I/O progress is made and
1271          * zones unlocked.
1272          */
1273         if (pthread_mutex_trylock(&zb->mutex) != 0) {
1274                 if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
1275                         io_u_quiesce(td);
1276                 pthread_mutex_lock(&zb->mutex);
1277         }
1278
1279         switch (io_u->ddir) {
1280         case DDIR_READ:
1281                 if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
1282                         zb = zbd_replay_write_order(td, io_u, zb);
1283                         goto accept;
1284                 }
1285                 /*
1286                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1287                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1288                  * the I/O.
1289                  */
1290                 range = zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE ?
1291                         zb->wp - zb->start : 0;
1292                 if (range < min_bs ||
1293                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1294                         pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1295                         zl = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f,
1296                                                 f->file_offset + f->io_size)];
1297                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, zb, zl);
1298                         if (!zb) {
1299                                 dprint(FD_ZBD,
1300                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1301                                        f->file_name, io_u->offset,
1302                                        io_u->buflen);
1303                                 goto eof;
1304                         }
1305                         /*
1306                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1307                          * least min_bs.
1308                          */
1309                         range = zb->wp - zb->start;
1310                         assert(range >= min_bs);
1311
1312                         if (!td_random(td))
1313                                 io_u->offset = zb->start;
1314                 }
1315                 /*
1316                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1317                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1318                  */
1319                 if (range <= io_u->buflen)
1320                         io_u->offset = zb->start;
1321                 else if (td_random(td))
1322                         io_u->offset = zb->start +
1323                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1324                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1325                 /*
1326                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1327                  */
1328                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1329                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1330                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1331                 if (new_len < io_u->buflen) {
1332                         io_u->buflen = new_len;
1333                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1334                                orig_len, io_u->buflen);
1335                 }
1336                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1337                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1338                 goto accept;
1339         case DDIR_WRITE:
1340                 if (io_u->buflen > f->zbd_info->zone_size)
1341                         goto eof;
1342                 if (!zbd_open_zone(td, io_u, zone_idx_b)) {
1343                         pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1344                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1345                         if (!zb)
1346                                 goto eof;
1347                         zone_idx_b = zb - f->zbd_info->zone_info;
1348                 }
1349                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
1350                 if (td->o.zrf.u.f) {
1351                         if (f->zbd_info->sectors_with_data >=
1352                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
1353                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f)) {
1354                                 zb->reset_zone = 1;
1355                         }
1356                 }
1357                 /* Reset the zone pointer if necessary */
1358                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
1359                         assert(td->o.verify == VERIFY_NONE);
1360                         /*
1361                          * Since previous write requests may have been submitted
1362                          * asynchronously and since we will submit the zone
1363                          * reset synchronously, wait until previously submitted
1364                          * write requests have completed before issuing a
1365                          * zone reset.
1366                          */
1367                         io_u_quiesce(td);
1368                         zb->reset_zone = 0;
1369                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
1370                                 goto eof;
1371                 }
1372                 /* Make writes occur at the write pointer */
1373                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
1374                 io_u->offset = zb->wp;
1375                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
1376                         dprint(FD_ZBD, "Dropped request with offset %llu\n",
1377                                io_u->offset);
1378                         goto eof;
1379                 }
1380                 /*
1381                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
1382                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
1383                  * small.
1384                  */
1385                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1386                               (zb + 1)->start - io_u->offset);
1387                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1388                 if (new_len == io_u->buflen)
1389                         goto accept;
1390                 if (new_len >= min_bs) {
1391                         io_u->buflen = new_len;
1392                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1393                                orig_len, io_u->buflen);
1394                         goto accept;
1395                 }
1396                 log_err("Zone remainder %lld smaller than minimum block size %d\n",
1397                         ((zb + 1)->start - io_u->offset),
1398                         min_bs);
1399                 goto eof;
1400         case DDIR_TRIM:
1401                 /* fall-through */
1402         case DDIR_SYNC:
1403         case DDIR_DATASYNC:
1404         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
1405         case DDIR_WAIT:
1406         case DDIR_LAST:
1407         case DDIR_INVAL:
1408                 goto accept;
1409         }
1410
1411         assert(false);
1412
1413 accept:
1414         assert(zb);
1415         assert(zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE);
1416         assert(!io_u->zbd_queue_io);
1417         assert(!io_u->zbd_put_io);
1418         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
1419         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
1420         return io_u_accept;
1421
1422 eof:
1423         if (zb)
1424                 pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1425         return io_u_eof;
1426 }
1427
1428 /* Return a string with ZBD statistics */
1429 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
1430 {
1431         char *res;
1432
1433         if (asprintf(&res, "; %llu zone resets", (unsigned long long) ts->nr_zone_resets) < 0)
1434                 return NULL;
1435         return res;
1436 }