zbd.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2018 Western Digital Corporation or its affiliates.
   3  *
   4  * This file is released under the GPL.
   5  */
   6
   7 #include <errno.h>
   8 #include <string.h>
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <fcntl.h>
  11 #include <sys/stat.h>
  12 #include <unistd.h>
  13
  14 #include "os/os.h"
  15 #include "file.h"
  16 #include "fio.h"
  17 #include "lib/pow2.h"
  18 #include "log.h"
  19 #include "oslib/asprintf.h"
  20 #include "smalloc.h"
  21 #include "verify.h"
  22 #include "pshared.h"
  23 #include "zbd.h"
  24
  25 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  26 {
  27         return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
  28 }
  29
  30 static inline unsigned int zbd_zone_idx(const struct fio_file *f,
  31                                         struct fio_zone_info *zone)
  32 {
  33         return zone - f->zbd_info->zone_info;
  34 }
  35
  36 /**
  37  * zbd_offset_to_zone_idx - convert an offset into a zone number
  38  * @f: file pointer.
  39  * @offset: offset in bytes. If this offset is in the first zone_size bytes
  40  *          past the disk size then the index of the sentinel is returned.
  41  */
  42 static unsigned int zbd_offset_to_zone_idx(const struct fio_file *f,
  43                                            uint64_t offset)
  44 {
  45         uint32_t zone_idx;
  46
  47         if (f->zbd_info->zone_size_log2 > 0)
  48                 zone_idx = offset >> f->zbd_info->zone_size_log2;
  49         else
  50                 zone_idx = offset / f->zbd_info->zone_size;
  51
  52         return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
  53 }
  54
  55 /**
  56  * zbd_zone_end - Return zone end location
  57  * @z: zone info pointer.
  58  */
  59 static inline uint64_t zbd_zone_end(const struct fio_zone_info *z)
  60 {
  61         return (z+1)->start;
  62 }
  63
  64 /**
  65  * zbd_zone_capacity_end - Return zone capacity limit end location
  66  * @z: zone info pointer.
  67  */
  68 static inline uint64_t zbd_zone_capacity_end(const struct fio_zone_info *z)
  69 {
  70         return z->start + z->capacity;
  71 }
  72
  73 /**
  74  * zbd_zone_remainder - Return the number of bytes that are still available for
  75  *                      writing before the zone gets full
  76  * @z: zone info pointer.
  77  */
  78 static inline uint64_t zbd_zone_remainder(struct fio_zone_info *z)
  79 {
  80         if (z->wp >= zbd_zone_capacity_end(z))
  81                 return 0;
  82
  83         return zbd_zone_capacity_end(z) - z->wp;
  84 }
  85
  86 /**
  87  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
  88  * @f: file pointer.
  89  * @z: zone info pointer.
  90  * @required: minimum number of bytes that must remain in a zone.
  91  *
  92  * The caller must hold z->mutex.
  93  */
  94 static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
  95                           uint64_t required)
  96 {
  97         assert((required & 511) == 0);
  98
  99         return z->has_wp && required > zbd_zone_remainder(z);
 100 }
 101
 102 static void zone_lock(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 103                       struct fio_zone_info *z)
 104 {
 105         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 106         uint32_t nz = z - zbd->zone_info;
 107
 108         /* A thread should never lock zones outside its working area. */
 109         assert(f->min_zone <= nz && nz < f->max_zone);
 110
 111         assert(z->has_wp);
 112
 113         /*
 114          * Lock the io_u target zone. The zone will be unlocked if io_u offset
 115          * is changed or when io_u completes and zbd_put_io() executed.
 116          * To avoid multiple jobs doing asynchronous I/Os from deadlocking each
 117          * other waiting for zone locks when building an io_u batch, first
 118          * only trylock the zone. If the zone is already locked by another job,
 119          * process the currently queued I/Os so that I/O progress is made and
 120          * zones unlocked.
 121          */
 122         if (pthread_mutex_trylock(&z->mutex) != 0) {
 123                 if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
 124                         io_u_quiesce(td);
 125                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 126         }
 127 }
 128
 129 static inline void zone_unlock(struct fio_zone_info *z)
 130 {
 131         int ret;
 132
 133         assert(z->has_wp);
 134         ret = pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 135         assert(!ret);
 136 }
 137
 138 static inline struct fio_zone_info *zbd_get_zone(const struct fio_file *f,
 139                                                  unsigned int zone_idx)
 140 {
 141         return &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 142 }
 143
 144 static inline struct fio_zone_info *
 145 zbd_offset_to_zone(const struct fio_file *f,  uint64_t offset)
 146 {
 147         return zbd_get_zone(f, zbd_offset_to_zone_idx(f, offset));
 148 }
 149
 150 static bool accounting_vdb(struct thread_data *td, const struct fio_file *f)
 151 {
 152         return td->o.zrt.u.f && td_write(td);
 153 }
 154
 155 /**
 156  * zbd_get_zoned_model - Get a device zoned model
 157  * @td: FIO thread data
 158  * @f: FIO file for which to get model information
 159  */
 160 static int zbd_get_zoned_model(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 161                                enum zbd_zoned_model *model)
 162 {
 163         int ret;
 164
 165         if (f->filetype == FIO_TYPE_PIPE) {
 166                 log_err("zonemode=zbd does not support pipes\n");
 167                 return -EINVAL;
 168         }
 169
 170         /* If regular file, always emulate zones inside the file. */
 171         if (f->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
 172                 *model = ZBD_NONE;
 173                 return 0;
 174         }
 175
 176         if (td->io_ops && td->io_ops->get_zoned_model)
 177                 ret = td->io_ops->get_zoned_model(td, f, model);
 178         else
 179                 ret = blkzoned_get_zoned_model(td, f, model);
 180         if (ret < 0) {
 181                 td_verror(td, errno, "get zoned model failed");
 182                 log_err("%s: get zoned model failed (%d).\n",
 183                         f->file_name, errno);
 184         }
 185
 186         return ret;
 187 }
 188
 189 /**
 190  * zbd_report_zones - Get zone information
 191  * @td: FIO thread data.
 192  * @f: FIO file for which to get zone information
 193  * @offset: offset from which to report zones
 194  * @zones: Array of struct zbd_zone
 195  * @nr_zones: Size of @zones array
 196  *
 197  * Get zone information into @zones starting from the zone at offset @offset
 198  * for the device specified by @f.
 199  *
 200  * Returns the number of zones reported upon success and a negative error code
 201  * upon failure. If the zone report is empty, always assume an error (device
 202  * problem) and return -EIO.
 203  */
 204 static int zbd_report_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 205                             uint64_t offset, struct zbd_zone *zones,
 206                             unsigned int nr_zones)
 207 {
 208         int ret;
 209
 210         if (td->io_ops && td->io_ops->report_zones)
 211                 ret = td->io_ops->report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 212         else
 213                 ret = blkzoned_report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 214         if (ret < 0) {
 215                 td_verror(td, errno, "report zones failed");
 216                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 217                         f->file_name, offset >> 9, errno);
 218         } else if (ret == 0) {
 219                 td_verror(td, errno, "Empty zone report");
 220                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" is empty.\n",
 221                         f->file_name, offset >> 9);
 222                 ret = -EIO;
 223         }
 224
 225         return ret;
 226 }
 227
 228 /**
 229  * zbd_reset_wp - reset the write pointer of a range of zones
 230  * @td: FIO thread data.
 231  * @f: FIO file for which to reset zones
 232  * @offset: Starting offset of the first zone to reset
 233  * @length: Length of the range of zones to reset
 234  *
 235  * Reset the write pointer of all zones in the range @offset...@offset+@length.
 236  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 237  */
 238 static int zbd_reset_wp(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 239                         uint64_t offset, uint64_t length)
 240 {
 241         int ret;
 242
 243         if (td->io_ops && td->io_ops->reset_wp)
 244                 ret = td->io_ops->reset_wp(td, f, offset, length);
 245         else
 246                 ret = blkzoned_reset_wp(td, f, offset, length);
 247         if (ret < 0) {
 248                 td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
 249                 log_err("%s: resetting wp for %"PRIu64" sectors at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 250                         f->file_name, length >> 9, offset >> 9, errno);
 251         }
 252
 253         return ret;
 254 }
 255
 256 /**
 257  * zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone
 258  * @td: FIO thread data.
 259  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 260  * @z: Zone to reset.
 261  *
 262  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 263  *
 264  * The caller must hold z->mutex.
 265  */
 266 static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 267                           struct fio_zone_info *z)
 268 {
 269         uint64_t offset = z->start;
 270         uint64_t length = (z+1)->start - offset;
 271         uint64_t data_in_zone = z->wp - z->start;
 272         int ret = 0;
 273
 274         if (!data_in_zone)
 275                 return 0;
 276
 277         assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
 278
 279         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n",
 280                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 281
 282         switch (f->zbd_info->model) {
 283         case ZBD_HOST_AWARE:
 284         case ZBD_HOST_MANAGED:
 285                 ret = zbd_reset_wp(td, f, offset, length);
 286                 if (ret < 0)
 287                         return ret;
 288                 break;
 289         default:
 290                 break;
 291         }
 292
 293         if (accounting_vdb(td, f)) {
 294                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 295                 f->zbd_info->wp_valid_data_bytes -= data_in_zone;
 296                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 297         }
 298
 299         z->wp = z->start;
 300
 301         td->ts.nr_zone_resets++;
 302
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 /**
 307  * zbd_close_zone - Remove a zone from the open zones array.
 308  * @td: FIO thread data.
 309  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 310  * @zone_idx: Index of the zone to remove.
 311  *
 312  * The caller must hold f->zbd_info->mutex.
 313  */
 314 static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 315                            struct fio_zone_info *z)
 316 {
 317         uint32_t ozi;
 318
 319         if (!z->open)
 320                 return;
 321
 322         for (ozi = 0; ozi < f->zbd_info->num_open_zones; ozi++) {
 323                 if (zbd_get_zone(f, f->zbd_info->open_zones[ozi]) == z)
 324                         break;
 325         }
 326         if (ozi == f->zbd_info->num_open_zones)
 327                 return;
 328
 329         dprint(FD_ZBD, "%s: closing zone %u\n",
 330                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 331
 332         memmove(f->zbd_info->open_zones + ozi,
 333                 f->zbd_info->open_zones + ozi + 1,
 334                 (ZBD_MAX_OPEN_ZONES - (ozi + 1)) *
 335                 sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
 336
 337         f->zbd_info->num_open_zones--;
 338         td->num_open_zones--;
 339         z->open = 0;
 340 }
 341
 342 /**
 343  * zbd_finish_zone - finish the specified zone
 344  * @td: FIO thread data.
 345  * @f: FIO file for which to finish a zone
 346  * @z: Zone to finish.
 347  *
 348  * Finish the zone at @offset with open or close status.
 349  */
 350 static int zbd_finish_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 351                            struct fio_zone_info *z)
 352 {
 353         uint64_t offset = z->start;
 354         uint64_t length = f->zbd_info->zone_size;
 355         int ret = 0;
 356
 357         switch (f->zbd_info->model) {
 358         case ZBD_HOST_AWARE:
 359         case ZBD_HOST_MANAGED:
 360                 if (td->io_ops && td->io_ops->finish_zone)
 361                         ret = td->io_ops->finish_zone(td, f, offset, length);
 362                 else
 363                         ret = blkzoned_finish_zone(td, f, offset, length);
 364                 break;
 365         default:
 366                 break;
 367         }
 368
 369         if (ret < 0) {
 370                 td_verror(td, errno, "finish zone failed");
 371                 log_err("%s: finish zone at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 372                         f->file_name, offset >> 9, errno);
 373         } else {
 374                 z->wp = (z+1)->start;
 375         }
 376
 377         return ret;
 378 }
 379
 380 /**
 381  * zbd_reset_zones - Reset a range of zones.
 382  * @td: fio thread data.
 383  * @f: fio file for which to reset zones
 384  * @zb: first zone to reset.
 385  * @ze: first zone not to reset.
 386  *
 387  * Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 388  */
 389 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 390                            struct fio_zone_info *const zb,
 391                            struct fio_zone_info *const ze)
 392 {
 393         struct fio_zone_info *z;
 394         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 395         int res = 0;
 396
 397         assert(min_bs);
 398
 399         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n",
 400                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb), zbd_zone_idx(f, ze));
 401
 402         for (z = zb; z < ze; z++) {
 403                 if (!z->has_wp)
 404                         continue;
 405
 406                 zone_lock(td, f, z);
 407                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 408                 zbd_close_zone(td, f, z);
 409                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 410
 411                 if (z->wp != z->start) {
 412                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zone %u\n",
 413                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 414                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0)
 415                                 res = 1;
 416                 }
 417
 418                 zone_unlock(z);
 419         }
 420
 421         return res;
 422 }
 423
 424 /**
 425  * zbd_get_max_open_zones - Get the maximum number of open zones
 426  * @td: FIO thread data
 427  * @f: FIO file for which to get max open zones
 428  * @max_open_zones: Upon success, result will be stored here.
 429  *
 430  * A @max_open_zones value set to zero means no limit.
 431  *
 432  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 433  */
 434 static int zbd_get_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 435                                   unsigned int *max_open_zones)
 436 {
 437         int ret;
 438
 439         if (td->io_ops && td->io_ops->get_max_open_zones)
 440                 ret = td->io_ops->get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 441         else
 442                 ret = blkzoned_get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 443         if (ret < 0) {
 444                 td_verror(td, errno, "get max open zones failed");
 445                 log_err("%s: get max open zones failed (%d).\n",
 446                         f->file_name, errno);
 447         }
 448
 449         return ret;
 450 }
 451
 452 /**
 453  * zbd_open_zone - Add a zone to the array of open zones.
 454  * @td: fio thread data.
 455  * @f: fio file that has the open zones to add.
 456  * @zone_idx: Index of the zone to add.
 457  *
 458  * Open a ZBD zone if it is not already open. Returns true if either the zone
 459  * was already open or if the zone was successfully added to the array of open
 460  * zones without exceeding the maximum number of open zones. Returns false if
 461  * the zone was not already open and opening the zone would cause the zone limit
 462  * to be exceeded.
 463  */
 464 static bool zbd_open_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 465                           struct fio_zone_info *z)
 466 {
 467         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 468         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 469         uint32_t zone_idx = zbd_zone_idx(f, z);
 470         bool res = true;
 471
 472         if (z->cond == ZBD_ZONE_COND_OFFLINE)
 473                 return false;
 474
 475         /*
 476          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 477          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 478          */
 479         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 480                 return false;
 481
 482         /*
 483          * zbdi->max_open_zones == 0 means that there is no limit on the maximum
 484          * number of open zones. In this case, do no track open zones in
 485          * zbdi->open_zones array.
 486          */
 487         if (!zbdi->max_open_zones)
 488                 return true;
 489
 490         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
 491
 492         if (z->open) {
 493                 /*
 494                  * If the zone is going to be completely filled by writes
 495                  * already in-flight, handle it as a full zone instead of an
 496                  * open zone.
 497                  */
 498                 if (!zbd_zone_remainder(z))
 499                         res = false;
 500                 goto out;
 501         }
 502
 503         res = false;
 504         /* Zero means no limit */
 505         if (td->o.job_max_open_zones > 0 &&
 506             td->num_open_zones >= td->o.job_max_open_zones)
 507                 goto out;
 508         if (zbdi->num_open_zones >= zbdi->max_open_zones)
 509                 goto out;
 510
 511         dprint(FD_ZBD, "%s: opening zone %u\n",
 512                f->file_name, zone_idx);
 513
 514         zbdi->open_zones[zbdi->num_open_zones++] = zone_idx;
 515         td->num_open_zones++;
 516         z->open = 1;
 517         res = true;
 518
 519 out:
 520         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
 521         return res;
 522 }
 523
 524 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned block drives. */
 525 static bool zbd_using_direct_io(void)
 526 {
 527         struct thread_data *td;
 528         struct fio_file *f;
 529         int i, j;
 530
 531         for_each_td(td, i) {
 532                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
 533                         continue;
 534                 for_each_file(td, f, j) {
 535                         if (f->zbd_info && f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK &&
 536                             f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
 537                                 return false;
 538                 }
 539         }
 540
 541         return true;
 542 }
 543
 544 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
 545 static bool zbd_is_seq_job(const struct fio_file *f)
 546 {
 547         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
 548
 549         assert(f->zbd_info);
 550
 551         if (f->io_size == 0)
 552                 return false;
 553
 554         zone_idx_b = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
 555         zone_idx_e =
 556                 zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
 557         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
 558                 if (zbd_get_zone(f, zone_idx)->has_wp)
 559                         return true;
 560
 561         return false;
 562 }
 563
 564 /*
 565  * Verify whether the file offset and size parameters are aligned with zone
 566  * boundaries. If the file offset is not aligned, align it down to the start of
 567  * the zone containing the start offset and align up the file io_size parameter.
 568  */
 569 static bool zbd_zone_align_file_sizes(struct thread_data *td,
 570                                       struct fio_file *f)
 571 {
 572         const struct fio_zone_info *z;
 573         uint64_t new_offset, new_end;
 574
 575         if (!f->zbd_info)
 576                 return true;
 577         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 578                 return true;
 579         if (!zbd_is_seq_job(f))
 580                 return true;
 581
 582         if (!td->o.zone_size) {
 583                 td->o.zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 584                 if (!td->o.zone_size) {
 585                         log_err("%s: invalid 0 zone size\n",
 586                                 f->file_name);
 587                         return false;
 588                 }
 589         } else if (td->o.zone_size != f->zbd_info->zone_size) {
 590                 log_err("%s: zonesize %llu does not match the device zone size %"PRIu64".\n",
 591                         f->file_name, td->o.zone_size,
 592                         f->zbd_info->zone_size);
 593                 return false;
 594         }
 595
 596         if (td->o.zone_skip % td->o.zone_size) {
 597                 log_err("%s: zoneskip %llu is not a multiple of the device zone size %llu.\n",
 598                         f->file_name, td->o.zone_skip,
 599                         td->o.zone_size);
 600                 return false;
 601         }
 602
 603         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset);
 604         if ((f->file_offset != z->start) &&
 605             (td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ)) {
 606                 new_offset = zbd_zone_end(z);
 607                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 608                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 609                                  f->file_name);
 610                         return false;
 611                 }
 612                 log_info("%s: rounded up offset from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 613                          f->file_name, f->file_offset,
 614                          new_offset);
 615                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 616                 f->file_offset = new_offset;
 617         }
 618
 619         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset + f->io_size);
 620         new_end = z->start;
 621         if ((td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ) &&
 622             (f->file_offset + f->io_size != new_end)) {
 623                 if (new_end <= f->file_offset) {
 624                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 625                                  f->file_name);
 626                         return false;
 627                 }
 628                 log_info("%s: rounded down io_size from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 629                          f->file_name, f->io_size,
 630                          new_end - f->file_offset);
 631                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 632         }
 633
 634         return true;
 635 }
 636
 637 /*
 638  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 639  */
 640 static bool zbd_verify_sizes(void)
 641 {
 642         struct thread_data *td;
 643         struct fio_file *f;
 644         int i, j;
 645
 646         for_each_td(td, i) {
 647                 for_each_file(td, f, j) {
 648                         if (!zbd_zone_align_file_sizes(td, f))
 649                                 return false;
 650                 }
 651         }
 652
 653         return true;
 654 }
 655
 656 static bool zbd_verify_bs(void)
 657 {
 658         struct thread_data *td;
 659         struct fio_file *f;
 660         int i, j;
 661
 662         for_each_td(td, i) {
 663                 if (td_trim(td) &&
 664                     (td->o.min_bs[DDIR_TRIM] != td->o.max_bs[DDIR_TRIM] ||
 665                      td->o.bssplit_nr[DDIR_TRIM])) {
 666                         log_info("bsrange and bssplit are not allowed for trim with zonemode=zbd\n");
 667                         return false;
 668                 }
 669                 for_each_file(td, f, j) {
 670                         uint64_t zone_size;
 671
 672                         if (!f->zbd_info)
 673                                 continue;
 674
 675                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 676                         if (td_trim(td) && td->o.bs[DDIR_TRIM] != zone_size) {
 677                                 log_info("%s: trim block size %llu is not the zone size %"PRIu64"\n",
 678                                          f->file_name, td->o.bs[DDIR_TRIM],
 679                                          zone_size);
 680                                 return false;
 681                         }
 682                 }
 683         }
 684         return true;
 685 }
 686
 687 static int ilog2(uint64_t i)
 688 {
 689         int log = -1;
 690
 691         while (i) {
 692                 i >>= 1;
 693                 log++;
 694         }
 695         return log;
 696 }
 697
 698 /*
 699  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 700  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 701  */
 702 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 703 {
 704         uint32_t nr_zones;
 705         struct fio_zone_info *p;
 706         uint64_t zone_size = td->o.zone_size;
 707         uint64_t zone_capacity = td->o.zone_capacity;
 708         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 709         int i;
 710
 711         if (zone_size == 0) {
 712                 log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular file/block device with --zonemode=zbd\n\n",
 713                         f->file_name);
 714                 return 1;
 715         }
 716
 717         if (zone_size < 512) {
 718                 log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 719                         f->file_name);
 720                 return 1;
 721         }
 722
 723         if (zone_capacity == 0)
 724                 zone_capacity = zone_size;
 725
 726         if (zone_capacity > zone_size) {
 727                 log_err("%s: job parameter zonecapacity %llu is larger than zone size %llu\n",
 728                         f->file_name, td->o.zone_capacity, td->o.zone_size);
 729                 return 1;
 730         }
 731
 732         if (f->real_file_size < zone_size) {
 733                 log_err("%s: file/device size %"PRIu64" is smaller than zone size %"PRIu64"\n",
 734                         f->file_name, f->real_file_size, zone_size);
 735                 return -EINVAL;
 736         }
 737
 738         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 739         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 740                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 741         if (!zbd_info)
 742                 return -ENOMEM;
 743
 744         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 745         zbd_info->refcount = 1;
 746         p = &zbd_info->zone_info[0];
 747         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 748                 mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 749                                              PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 750                 p->start = i * zone_size;
 751                 p->wp = p->start;
 752                 p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 753                 p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
 754                 p->capacity = zone_capacity;
 755                 p->has_wp = 1;
 756         }
 757         /* a sentinel */
 758         p->start = nr_zones * zone_size;
 759
 760         f->zbd_info = zbd_info;
 761         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 762         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 763                 ilog2(zone_size) : 0;
 764         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 765         return 0;
 766 }
 767
 768 /*
 769  * Maximum number of zones to report in one operation.
 770  */
 771 #define ZBD_REPORT_MAX_ZONES    8192U
 772
 773 /*
 774  * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
 775  * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
 776  */
 777 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 778 {
 779         int nr_zones, nrz;
 780         struct zbd_zone *zones, *z;
 781         struct fio_zone_info *p;
 782         uint64_t zone_size, offset;
 783         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 784         int i, j, ret = -ENOMEM;
 785
 786         zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
 787         if (!zones)
 788                 goto out;
 789
 790         nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 791         if (nrz < 0) {
 792                 ret = nrz;
 793                 log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
 794                          f->file_name, -ret);
 795                 goto out;
 796         }
 797
 798         zone_size = zones[0].len;
 799         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 800
 801         if (td->o.zone_size == 0) {
 802                 td->o.zone_size = zone_size;
 803         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 804                 log_err("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %"PRIu64".\n",
 805                         f->file_name, td->o.zone_size, zone_size);
 806                 ret = -EINVAL;
 807                 goto out;
 808         }
 809
 810         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %"PRIu64" KB and capacity %"PRIu64" KB\n",
 811                f->file_name, nr_zones, zone_size / 1024, zones[0].capacity / 1024);
 812
 813         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 814                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 815         if (!zbd_info)
 816                 goto out;
 817         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 818         zbd_info->refcount = 1;
 819         p = &zbd_info->zone_info[0];
 820         for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 821                 z = &zones[0];
 822                 for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
 823                         mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 824                                                      PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 825                         p->start = z->start;
 826                         p->capacity = z->capacity;
 827
 828                         switch (z->cond) {
 829                         case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
 830                         case ZBD_ZONE_COND_FULL:
 831                                 p->wp = p->start + p->capacity;
 832                                 break;
 833                         default:
 834                                 assert(z->start <= z->wp);
 835                                 assert(z->wp <= z->start + zone_size);
 836                                 p->wp = z->wp;
 837                                 break;
 838                         }
 839
 840                         switch (z->type) {
 841                         case ZBD_ZONE_TYPE_SWR:
 842                                 p->has_wp = 1;
 843                                 break;
 844                         default:
 845                                 p->has_wp = 0;
 846                         }
 847                         p->type = z->type;
 848                         p->cond = z->cond;
 849
 850                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 851                                 log_info("%s: invalid zone data [%d:%d]: %"PRIu64" + %"PRIu64" != %"PRIu64"\n",
 852                                          f->file_name, j, i,
 853                                          p[-1].start, zone_size, p->start);
 854                                 ret = -EINVAL;
 855                                 goto out;
 856                         }
 857                 }
 858                 z--;
 859                 offset = z->start + z->len;
 860                 if (j >= nr_zones)
 861                         break;
 862
 863                 nrz = zbd_report_zones(td, f, offset, zones,
 864                                        min((uint32_t)(nr_zones - j),
 865                                            ZBD_REPORT_MAX_ZONES));
 866                 if (nrz < 0) {
 867                         ret = nrz;
 868                         log_info("fio: report zones (offset %"PRIu64") failed for %s (%d).\n",
 869                                  offset, f->file_name, -ret);
 870                         goto out;
 871                 }
 872         }
 873
 874         /* a sentinel */
 875         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 876
 877         f->zbd_info = zbd_info;
 878         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 879         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 880                 ilog2(zone_size) : 0;
 881         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 882         zbd_info = NULL;
 883         ret = 0;
 884
 885 out:
 886         sfree(zbd_info);
 887         free(zones);
 888         return ret;
 889 }
 890
 891 static int zbd_set_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 892 {
 893         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 894         unsigned int max_open_zones;
 895         int ret;
 896
 897         if (zbd->model != ZBD_HOST_MANAGED || td->o.ignore_zone_limits) {
 898                 /* Only host-managed devices have a max open limit */
 899                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 900                 goto out;
 901         }
 902
 903         /* If host-managed, get the max open limit */
 904         ret = zbd_get_max_open_zones(td, f, &max_open_zones);
 905         if (ret)
 906                 return ret;
 907
 908         if (!max_open_zones) {
 909                 /* No device limit */
 910                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 911         } else if (!td->o.max_open_zones) {
 912                 /* No user limit. Set limit to device limit */
 913                 zbd->max_open_zones = max_open_zones;
 914         } else if (td->o.max_open_zones <= max_open_zones) {
 915                 /* Both user limit and dev limit. User limit not too large */
 916                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 917         } else {
 918                 /* Both user limit and dev limit. User limit too large */
 919                 td_verror(td, EINVAL,
 920                           "Specified --max_open_zones is too large");
 921                 log_err("Specified --max_open_zones (%d) is larger than max (%u)\n",
 922                         td->o.max_open_zones, max_open_zones);
 923                 return -EINVAL;
 924         }
 925
 926 out:
 927         /* Ensure that the limit is not larger than FIO's internal limit */
 928         if (zbd->max_open_zones > ZBD_MAX_OPEN_ZONES) {
 929                 td_verror(td, EINVAL, "'max_open_zones' value is too large");
 930                 log_err("'max_open_zones' value is larger than %u\n",
 931                         ZBD_MAX_OPEN_ZONES);
 932                 return -EINVAL;
 933         }
 934
 935         dprint(FD_ZBD, "%s: using max open zones limit: %"PRIu32"\n",
 936                f->file_name, zbd->max_open_zones);
 937
 938         return 0;
 939 }
 940
 941 /*
 942  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 943  *
 944  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 945  */
 946 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 947 {
 948         enum zbd_zoned_model zbd_model;
 949         int ret;
 950
 951         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 952
 953         ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
 954         if (ret)
 955                 return ret;
 956
 957         switch (zbd_model) {
 958         case ZBD_HOST_AWARE:
 959         case ZBD_HOST_MANAGED:
 960                 ret = parse_zone_info(td, f);
 961                 if (ret)
 962                         return ret;
 963                 break;
 964         case ZBD_NONE:
 965                 ret = init_zone_info(td, f);
 966                 if (ret)
 967                         return ret;
 968                 break;
 969         default:
 970                 td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
 971                 log_err("Unsupported zoned model\n");
 972                 return -EINVAL;
 973         }
 974
 975         assert(f->zbd_info);
 976         f->zbd_info->model = zbd_model;
 977
 978         ret = zbd_set_max_open_zones(td, f);
 979         if (ret) {
 980                 zbd_free_zone_info(f);
 981                 return ret;
 982         }
 983
 984         return 0;
 985 }
 986
 987 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 988 {
 989         uint32_t refcount;
 990
 991         assert(f->zbd_info);
 992
 993         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 994         refcount = --f->zbd_info->refcount;
 995         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 996
 997         assert((int32_t)refcount >= 0);
 998         if (refcount == 0)
 999                 sfree(f->zbd_info);
1000         f->zbd_info = NULL;
1001 }
1002
1003 /*
1004  * Initialize f->zbd_info.
1005  *
1006  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
1007  *
1008  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
1009  * fio fork() call.
1010  */
1011 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
1012 {
1013         struct thread_data *td2;
1014         struct fio_file *f2;
1015         int i, j, ret;
1016
1017         for_each_td(td2, i) {
1018                 for_each_file(td2, f2, j) {
1019                         if (td2 == td && f2 == file)
1020                                 continue;
1021                         if (!f2->zbd_info ||
1022                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
1023                                 continue;
1024                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
1025                         file->zbd_info->refcount++;
1026                         return 0;
1027                 }
1028         }
1029
1030         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
1031         if (ret < 0)
1032                 td_verror(td, -ret, "zbd_create_zone_info() failed");
1033
1034         return ret;
1035 }
1036
1037 int zbd_init_files(struct thread_data *td)
1038 {
1039         struct fio_file *f;
1040         int i;
1041
1042         for_each_file(td, f, i) {
1043                 if (zbd_init_zone_info(td, f))
1044                         return 1;
1045         }
1046
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 void zbd_recalc_options_with_zone_granularity(struct thread_data *td)
1051 {
1052         struct fio_file *f;
1053         int i;
1054
1055         for_each_file(td, f, i) {
1056                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1057                 uint64_t zone_size;
1058
1059                 /* zonemode=strided doesn't get per-file zone size. */
1060                 zone_size = zbd ? zbd->zone_size : td->o.zone_size;
1061                 if (zone_size == 0)
1062                         continue;
1063
1064                 if (td->o.size_nz > 0)
1065                         td->o.size = td->o.size_nz * zone_size;
1066                 if (td->o.io_size_nz > 0)
1067                         td->o.io_size = td->o.io_size_nz * zone_size;
1068                 if (td->o.start_offset_nz > 0)
1069                         td->o.start_offset = td->o.start_offset_nz * zone_size;
1070                 if (td->o.offset_increment_nz > 0)
1071                         td->o.offset_increment =
1072                                 td->o.offset_increment_nz * zone_size;
1073                 if (td->o.zone_skip_nz > 0)
1074                         td->o.zone_skip = td->o.zone_skip_nz * zone_size;
1075         }
1076 }
1077
1078 static uint64_t zbd_verify_and_set_vdb(struct thread_data *td,
1079                                        const struct fio_file *f)
1080 {
1081         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
1082         uint64_t wp_vdb = 0;
1083         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1084
1085         assert(td->runstate < TD_RUNNING);
1086         assert(zbdi);
1087
1088         if (!accounting_vdb(td, f))
1089                 return 0;
1090
1091         /*
1092          * Ensure that the I/O range includes one or more sequential zones so
1093          * that f->min_zone and f->max_zone have different values.
1094          */
1095         if (!zbd_is_seq_job(f))
1096                 return 0;
1097
1098         if (zbdi->write_min_zone != zbdi->write_max_zone) {
1099                 if (zbdi->write_min_zone != f->min_zone ||
1100                     zbdi->write_max_zone != f->max_zone) {
1101                         td_verror(td, EINVAL,
1102                                   "multi-jobs with different write ranges are "
1103                                   "not supported with zone_reset_threshold");
1104                         log_err("multi-jobs with different write ranges are "
1105                                 "not supported with zone_reset_threshold\n");
1106                 }
1107                 return 0;
1108         }
1109
1110         zbdi->write_min_zone = f->min_zone;
1111         zbdi->write_max_zone = f->max_zone;
1112
1113         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1114         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1115         for (z = zb; z < ze; z++)
1116                 if (z->has_wp)
1117                         wp_vdb += z->wp - z->start;
1118
1119         zbdi->wp_valid_data_bytes = wp_vdb;
1120
1121         return wp_vdb;
1122 }
1123
1124 int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
1125 {
1126         struct fio_file *f;
1127         int i;
1128
1129         if (!zbd_using_direct_io()) {
1130                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
1131                 return 1;
1132         }
1133
1134         if (!zbd_verify_sizes())
1135                 return 1;
1136
1137         if (!zbd_verify_bs())
1138                 return 1;
1139
1140         if (td->o.experimental_verify) {
1141                 log_err("zonemode=zbd does not support experimental verify\n");
1142                 return 1;
1143         }
1144
1145         for_each_file(td, f, i) {
1146                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1147                 struct fio_zone_info *z;
1148                 int zi;
1149                 uint64_t vdb;
1150
1151                 assert(zbd);
1152
1153                 f->min_zone = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
1154                 f->max_zone =
1155                         zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
1156
1157                 vdb = zbd_verify_and_set_vdb(td, f);
1158
1159                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): valid data bytes = %" PRIu64 "\n",
1160                        __func__, f->file_name, vdb);
1161
1162                 /*
1163                  * When all zones in the I/O range are conventional, io_size
1164                  * can be smaller than zone size, making min_zone the same
1165                  * as max_zone. This is why the assert below needs to be made
1166                  * conditional.
1167                  */
1168                 if (zbd_is_seq_job(f))
1169                         assert(f->min_zone < f->max_zone);
1170
1171                 if (td->o.max_open_zones > 0 &&
1172                     zbd->max_open_zones != td->o.max_open_zones) {
1173                         log_err("Different 'max_open_zones' values\n");
1174                         return 1;
1175                 }
1176
1177                 /*
1178                  * The per job max open zones limit cannot be used without a
1179                  * global max open zones limit. (As the tracking of open zones
1180                  * is disabled when there is no global max open zones limit.)
1181                  */
1182                 if (td->o.job_max_open_zones && !zbd->max_open_zones) {
1183                         log_err("'job_max_open_zones' cannot be used without a global open zones limit\n");
1184                         return 1;
1185                 }
1186
1187                 /*
1188                  * zbd->max_open_zones is the global limit shared for all jobs
1189                  * that target the same zoned block device. Force sync the per
1190                  * thread global limit with the actual global limit. (The real
1191                  * per thread/job limit is stored in td->o.job_max_open_zones).
1192                  */
1193                 td->o.max_open_zones = zbd->max_open_zones;
1194
1195                 for (zi = f->min_zone; zi < f->max_zone; zi++) {
1196                         z = &zbd->zone_info[zi];
1197                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_IMP_OPEN &&
1198                             z->cond != ZBD_ZONE_COND_EXP_OPEN)
1199                                 continue;
1200                         if (zbd_open_zone(td, f, z))
1201                                 continue;
1202                         /*
1203                          * If the number of open zones exceeds specified limits,
1204                          * reset all extra open zones.
1205                          */
1206                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0) {
1207                                 log_err("Failed to reest zone %d\n", zi);
1208                                 return 1;
1209                         }
1210                 }
1211         }
1212
1213         return 0;
1214 }
1215
1216 /*
1217  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
1218  * zone reset.
1219  */
1220 static void _zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1221                                  const struct fio_file *f)
1222 {
1223         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
1224
1225         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
1226                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
1227 }
1228
1229 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1230                                 const struct fio_file *f)
1231 {
1232         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1233         _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1234         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1235 }
1236
1237 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1238                                         const struct fio_file *f)
1239 {
1240         uint32_t write_cnt = 0;
1241
1242         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1243         assert(f->zbd_info->write_cnt);
1244         if (f->zbd_info->write_cnt)
1245                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
1246         if (write_cnt == 0)
1247                 _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1248         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1249
1250         return write_cnt == 0;
1251 }
1252
1253 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1254 {
1255         struct fio_zone_info *zb, *ze;
1256         bool verify_data_left = false;
1257
1258         if (!f->zbd_info || !td_write(td))
1259                 return;
1260
1261         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1262         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1263
1264         /*
1265          * If data verification is enabled reset the affected zones before
1266          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
1267          * writing data, which causes data loss.
1268          */
1269         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1270                 verify_data_left = td->runstate == TD_VERIFYING ||
1271                         td->io_hist_len || td->verify_batch;
1272                 if (td->io_hist_len && td->o.verify_backlog)
1273                         verify_data_left =
1274                                 td->io_hist_len % td->o.verify_backlog;
1275                 if (!verify_data_left)
1276                         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze);
1277         }
1278
1279         zbd_reset_write_cnt(td, f);
1280 }
1281
1282 /* Return random zone index for one of the open zones. */
1283 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
1284                                      const struct io_u *io_u)
1285 {
1286         return (io_u->offset - f->file_offset) *
1287                 f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
1288 }
1289
1290 static bool any_io_in_flight(void)
1291 {
1292         struct thread_data *td;
1293         int i;
1294
1295         for_each_td(td, i) {
1296                 if (td->io_u_in_flight)
1297                         return true;
1298         }
1299
1300         return false;
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
1305  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
1306  * necessary. The open zone is searched across sequential zones.
1307  * This algorithm can only work correctly if all write pointers are
1308  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
1309  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
1310  */
1311 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
1312                                                       struct io_u *io_u)
1313 {
1314         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1315         struct fio_file *f = io_u->file;
1316         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1317         struct fio_zone_info *z;
1318         unsigned int open_zone_idx = -1;
1319         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
1320         int i;
1321         bool wait_zone_close;
1322         bool in_flight;
1323         bool should_retry = true;
1324
1325         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1326
1327         if (zbdi->max_open_zones || td->o.job_max_open_zones) {
1328                 /*
1329                  * This statement accesses zbdi->open_zones[] on purpose
1330                  * without locking.
1331                  */
1332                 zone_idx = zbdi->open_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
1333         } else {
1334                 zone_idx = zbd_offset_to_zone_idx(f, io_u->offset);
1335         }
1336         if (zone_idx < f->min_zone)
1337                 zone_idx = f->min_zone;
1338         else if (zone_idx >= f->max_zone)
1339                 zone_idx = f->max_zone - 1;
1340
1341         dprint(FD_ZBD,
1342                "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
1343                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
1344
1345         /*
1346          * Since z->mutex is the outer lock and zbdi->mutex the inner
1347          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
1348          * has changed after 'z' has been assigned and before zbdi->mutex
1349          * has been obtained. Hence the loop.
1350          */
1351         for (;;) {
1352                 uint32_t tmp_idx;
1353
1354                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1355                 if (z->has_wp)
1356                         zone_lock(td, f, z);
1357
1358                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1359
1360                 if (z->has_wp) {
1361                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1362                             zbdi->max_open_zones == 0 &&
1363                             td->o.job_max_open_zones == 0)
1364                                 goto examine_zone;
1365                         if (zbdi->num_open_zones == 0) {
1366                                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
1367                                        __func__, f->file_name);
1368                                 goto open_other_zone;
1369                         }
1370                 }
1371
1372                 /*
1373                  * List of opened zones is per-device, shared across all
1374                  * threads. Start with quasi-random candidate zone. Ignore
1375                  * zones which don't belong to thread's offset/size area.
1376                  */
1377                 open_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1378                 assert(!open_zone_idx ||
1379                        open_zone_idx < zbdi->num_open_zones);
1380                 tmp_idx = open_zone_idx;
1381
1382                 for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1383                         uint32_t tmpz;
1384
1385                         if (tmp_idx >= zbdi->num_open_zones)
1386                                 tmp_idx = 0;
1387                         tmpz = zbdi->open_zones[tmp_idx];
1388                         if (f->min_zone <= tmpz && tmpz < f->max_zone) {
1389                                 open_zone_idx = tmp_idx;
1390                                 goto found_candidate_zone;
1391                         }
1392
1393                         tmp_idx++;
1394                 }
1395
1396                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1397                         __func__, f->file_name);
1398
1399                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1400
1401                 if (z->has_wp)
1402                         zone_unlock(z);
1403
1404                 return NULL;
1405
1406 found_candidate_zone:
1407                 new_zone_idx = zbdi->open_zones[open_zone_idx];
1408                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1409                         break;
1410                 zone_idx = new_zone_idx;
1411
1412                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1413
1414                 if (z->has_wp)
1415                         zone_unlock(z);
1416         }
1417
1418         /* Both z->mutex and zbdi->mutex are held. */
1419
1420 examine_zone:
1421         if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs) {
1422                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1423                 goto out;
1424         }
1425
1426 open_other_zone:
1427         /* Check if number of open zones reaches one of limits. */
1428         wait_zone_close =
1429                 zbdi->num_open_zones == f->max_zone - f->min_zone ||
1430                 (zbdi->max_open_zones &&
1431                  zbdi->num_open_zones == zbdi->max_open_zones) ||
1432                 (td->o.job_max_open_zones &&
1433                  td->num_open_zones == td->o.job_max_open_zones);
1434
1435         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1436
1437         /* Only z->mutex is held. */
1438
1439         /*
1440          * When number of open zones reaches to one of limits, wait for
1441          * zone close before opening a new zone.
1442          */
1443         if (wait_zone_close) {
1444                 dprint(FD_ZBD,
1445                        "%s(%s): quiesce to allow open zones to close\n",
1446                        __func__, f->file_name);
1447                 io_u_quiesce(td);
1448         }
1449
1450 retry:
1451         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1452         for (i = f->io_size / zbdi->zone_size; i > 0; i--) {
1453                 zone_idx++;
1454                 if (z->has_wp)
1455                         zone_unlock(z);
1456                 z++;
1457                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1458                         /* Wrap-around. */
1459                         zone_idx = f->min_zone;
1460                         z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1461                 }
1462                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1463                 if (!z->has_wp)
1464                         continue;
1465                 zone_lock(td, f, z);
1466                 if (z->open)
1467                         continue;
1468                 if (zbd_open_zone(td, f, z))
1469                         goto out;
1470         }
1471
1472         /* Only z->mutex is held. */
1473
1474         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1475         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1476         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1477                 zone_idx = zbdi->open_zones[i];
1478                 if (zone_idx < f->min_zone || zone_idx >= f->max_zone)
1479                         continue;
1480                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1481                 zone_unlock(z);
1482
1483                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1484
1485                 zone_lock(td, f, z);
1486                 if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs)
1487                         goto out;
1488                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1489         }
1490
1491         /*
1492          * When any I/O is in-flight or when all I/Os in-flight get completed,
1493          * the I/Os might have closed zones then retry the steps to open a zone.
1494          * Before retry, call io_u_quiesce() to complete in-flight writes.
1495          */
1496         in_flight = any_io_in_flight();
1497         if (in_flight || should_retry) {
1498                 dprint(FD_ZBD,
1499                        "%s(%s): wait zone close and retry open zones\n",
1500                        __func__, f->file_name);
1501                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1502                 zone_unlock(z);
1503                 io_u_quiesce(td);
1504                 zone_lock(td, f, z);
1505                 should_retry = in_flight;
1506                 goto retry;
1507         }
1508
1509         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1510
1511         zone_unlock(z);
1512
1513         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n",
1514                __func__, f->file_name);
1515
1516         return NULL;
1517
1518 out:
1519         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n",
1520                __func__, f->file_name, zone_idx);
1521
1522         io_u->offset = z->start;
1523         assert(z->has_wp);
1524         assert(z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1525
1526         return z;
1527 }
1528
1529 /*
1530  * Find another zone which has @min_bytes of readable data. Search in zones
1531  * @zb + 1 .. @zl. For random workload, also search in zones @zb - 1 .. @zf.
1532  *
1533  * Either returns NULL or returns a zone pointer. When the zone has write
1534  * pointer, hold the mutex for the zone.
1535  */
1536 static struct fio_zone_info *
1537 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, uint64_t min_bytes,
1538               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1539 {
1540         struct fio_file *f = io_u->file;
1541         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1542         const struct fio_zone_info *const zf = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1543
1544         /*
1545          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1546          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1547          */
1548         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1549                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1550                         if (z1->has_wp)
1551                                 zone_lock(td, f, z1);
1552                         if (z1->start + min_bytes <= z1->wp)
1553                                 return z1;
1554                         if (z1->has_wp)
1555                                 zone_unlock(z1);
1556                 } else if (!td_random(td)) {
1557                         break;
1558                 }
1559
1560                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1561                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1562                         if (z2->has_wp)
1563                                 zone_lock(td, f, z2);
1564                         if (z2->start + min_bytes <= z2->wp)
1565                                 return z2;
1566                         if (z2->has_wp)
1567                                 zone_unlock(z2);
1568                 }
1569         }
1570
1571         dprint(FD_ZBD,
1572                "%s: no zone has %"PRIu64" bytes of readable data\n",
1573                f->file_name, min_bytes);
1574
1575         return NULL;
1576 }
1577
1578 /**
1579  * zbd_end_zone_io - update zone status at command completion
1580  * @io_u: I/O unit
1581  * @z: zone info pointer
1582  *
1583  * If the write command made the zone full, close it.
1584  *
1585  * The caller must hold z->mutex.
1586  */
1587 static void zbd_end_zone_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
1588                             struct fio_zone_info *z)
1589 {
1590         const struct fio_file *f = io_u->file;
1591
1592         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE &&
1593             io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1594                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1595                 zbd_close_zone(td, f, z);
1596                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1597         }
1598 }
1599
1600 /**
1601  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1602  * @io_u: I/O unit
1603  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1604  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1605  *
1606  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1607  * target zone.
1608  */
1609 static void zbd_queue_io(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int q,
1610                          bool success)
1611 {
1612         const struct fio_file *f = io_u->file;
1613         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1614         struct fio_zone_info *z;
1615         uint64_t zone_end;
1616
1617         assert(zbd_info);
1618
1619         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1620         assert(z->has_wp);
1621
1622         if (!success)
1623                 goto unlock;
1624
1625         dprint(FD_ZBD,
1626                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1627                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1628
1629         switch (io_u->ddir) {
1630         case DDIR_WRITE:
1631                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1632                                zbd_zone_capacity_end(z));
1633
1634                 /*
1635                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1636                  * have occurred.
1637                  */
1638                 if (accounting_vdb(td, f) && z->wp <= zone_end) {
1639                         pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1640                         zbd_info->wp_valid_data_bytes += zone_end - z->wp;
1641                         pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1642                 }
1643                 z->wp = zone_end;
1644                 break;
1645         default:
1646                 break;
1647         }
1648
1649         if (q == FIO_Q_COMPLETED && !io_u->error)
1650                 zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1651
1652 unlock:
1653         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1654                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1655                 zone_unlock(z);
1656                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1657         }
1658 }
1659
1660 /**
1661  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1662  * @io_u: I/O unit
1663  */
1664 static void zbd_put_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
1665 {
1666         const struct fio_file *f = io_u->file;
1667         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1668         struct fio_zone_info *z;
1669
1670         assert(zbd_info);
1671
1672         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1673         assert(z->has_wp);
1674
1675         dprint(FD_ZBD,
1676                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1677                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1678
1679         zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1680
1681         zone_unlock(z);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Windows and MacOS do not define this.
1686  */
1687 #ifndef EREMOTEIO
1688 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1689 #endif
1690
1691 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1692 {
1693         switch (error_code) {
1694         case EIO:
1695         case EREMOTEIO:
1696                 return true;
1697         }
1698         return false;
1699 }
1700
1701 /**
1702  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1703  * @td: FIO thread data.
1704  * @io_u: FIO I/O unit.
1705  *
1706  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1707  * no more IO can be performed in the current zone.
1708  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1709  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1710  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1711  * This applies only to read and write operations.
1712  */
1713 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1714 {
1715         struct fio_file *f = io_u->file;
1716         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1717         struct fio_zone_info *z;
1718
1719         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1720         assert(td->o.zone_size);
1721         assert(f->zbd_info);
1722
1723         z = zbd_offset_to_zone(f, f->last_pos[ddir]);
1724
1725         /*
1726          * When the zone capacity is smaller than the zone size and the I/O is
1727          * sequential write, skip to zone end if the latest position is at the
1728          * zone capacity limit.
1729          */
1730         if (z->capacity < f->zbd_info->zone_size &&
1731             !td_random(td) && ddir == DDIR_WRITE &&
1732             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1733                 dprint(FD_ZBD,
1734                        "%s: Jump from zone capacity limit to zone end:"
1735                        " (%"PRIu64" -> %"PRIu64") for zone %u (%"PRIu64")\n",
1736                        f->file_name, f->last_pos[ddir],
1737                        zbd_zone_end(z), zbd_zone_idx(f, z), z->capacity);
1738                 td->io_skip_bytes += zbd_zone_end(z) - f->last_pos[ddir];
1739                 f->last_pos[ddir] = zbd_zone_end(z);
1740         }
1741
1742         /*
1743          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1744          */
1745         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1746                 return;
1747
1748         /*
1749          * It is time to switch to a new zone if:
1750          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1751          * - The last position reached the end of the current zone.
1752          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1753          *   reached the zone write pointer.
1754          */
1755         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1756             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_end(z) ||
1757             (ddir == DDIR_READ &&
1758              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1759                 /*
1760                  * Skip zones.
1761                  */
1762                 td->zone_bytes = 0;
1763                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1764
1765                 /*
1766                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1767                  */
1768                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1769                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1770
1771                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1772                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1773         }
1774 }
1775
1776 /**
1777  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonemode=zbd.
1778  *
1779  * @td: FIO thread data.
1780  * @io_u: FIO I/O unit.
1781  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1782  *
1783  * Return adjusted I/O direction.
1784  */
1785 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1786                               enum fio_ddir ddir)
1787 {
1788         /*
1789          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1790          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1791          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1792          * write to make sure data to read exists.
1793          */
1794         assert(io_u->file->zbd_info);
1795         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1796                 return ddir;
1797
1798         if (io_u->file->last_start[DDIR_WRITE] != -1ULL || td->o.read_beyond_wp)
1799                 return DDIR_READ;
1800
1801         return DDIR_WRITE;
1802 }
1803
1804 /**
1805  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1806  * @td: FIO thread data.
1807  * @io_u: FIO I/O unit.
1808  *
1809  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1810  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1811  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1812  */
1813 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1814 {
1815         struct fio_file *f = io_u->file;
1816         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1817         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1818         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1819         uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1820         uint64_t new_len;
1821         int64_t range;
1822
1823         assert(zbdi);
1824         assert(min_bs);
1825         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1826         assert(io_u->buflen);
1827
1828         zb = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1829         orig_zb = zb;
1830
1831         if (!zb->has_wp) {
1832                 /* Accept non-write I/Os for conventional zones. */
1833                 if (io_u->ddir != DDIR_WRITE)
1834                         return io_u_accept;
1835
1836                 /*
1837                  * Make sure that writes to conventional zones
1838                  * don't cross over to any sequential zones.
1839                  */
1840                 if (!(zb + 1)->has_wp ||
1841                     io_u->offset + io_u->buflen <= (zb + 1)->start)
1842                         return io_u_accept;
1843
1844                 if (io_u->offset + min_bs > (zb + 1)->start) {
1845                         dprint(FD_IO,
1846                                "%s: off=%llu + min_bs=%"PRIu64" > next zone %"PRIu64"\n",
1847                                f->file_name, io_u->offset,
1848                                min_bs, (zb + 1)->start);
1849                         io_u->offset =
1850                                 zb->start + (zb + 1)->start - io_u->offset;
1851                         new_len = min(io_u->buflen,
1852                                       (zb + 1)->start - io_u->offset);
1853                 } else {
1854                         new_len = (zb + 1)->start - io_u->offset;
1855                 }
1856
1857                 io_u->buflen = new_len / min_bs * min_bs;
1858
1859                 return io_u_accept;
1860         }
1861
1862         /*
1863          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1864          * is enabled.
1865          */
1866         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1867             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1868                 return io_u_accept;
1869
1870         zone_lock(td, f, zb);
1871
1872         switch (io_u->ddir) {
1873         case DDIR_READ:
1874                 if (td->runstate == TD_VERIFYING && td_write(td))
1875                         goto accept;
1876
1877                 /*
1878                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1879                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1880                  * the I/O.
1881                  */
1882                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1883                         zb->wp - zb->start : 0;
1884                 if (range < min_bs ||
1885                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1886                         zone_unlock(zb);
1887                         zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1888                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, min_bs, zb, zl);
1889                         if (!zb) {
1890                                 dprint(FD_ZBD,
1891                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1892                                        f->file_name, io_u->offset,
1893                                        io_u->buflen);
1894                                 goto eof;
1895                         }
1896                         /*
1897                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1898                          * least min_bs.
1899                          */
1900                         range = zb->wp - zb->start;
1901                         assert(range >= min_bs);
1902
1903                         if (!td_random(td))
1904                                 io_u->offset = zb->start;
1905                 }
1906
1907                 /*
1908                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1909                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1910                  */
1911                 if (range <= io_u->buflen)
1912                         io_u->offset = zb->start;
1913                 else if (td_random(td))
1914                         io_u->offset = zb->start +
1915                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1916                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1917
1918                 /*
1919                  * When zbd_find_zone() returns a conventional zone,
1920                  * we can simply accept the new i/o offset here.
1921                  */
1922                 if (!zb->has_wp)
1923                         return io_u_accept;
1924
1925                 /*
1926                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1927                  */
1928                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1929                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1930                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1931                 if (new_len < io_u->buflen) {
1932                         io_u->buflen = new_len;
1933                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1934                                orig_len, io_u->buflen);
1935                 }
1936
1937                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1938                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1939
1940                 goto accept;
1941
1942         case DDIR_WRITE:
1943                 if (io_u->buflen > zbdi->zone_size) {
1944                         td_verror(td, EINVAL, "I/O buflen exceeds zone size");
1945                         dprint(FD_IO,
1946                                "%s: I/O buflen %llu exceeds zone size %"PRIu64"\n",
1947                                f->file_name, io_u->buflen, zbdi->zone_size);
1948                         goto eof;
1949                 }
1950
1951 retry:
1952                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1953                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs) {
1954                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1955                         zbd_close_zone(td, f, zb);
1956                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1957                         dprint(FD_ZBD,
1958                                "%s: finish zone %d\n",
1959                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb));
1960                         io_u_quiesce(td);
1961                         zbd_finish_zone(td, f, zb);
1962                         if (zbd_zone_idx(f, zb) + 1 >= f->max_zone) {
1963                                 if (!td_random(td))
1964                                         goto eof;
1965                         }
1966                         zone_unlock(zb);
1967
1968                         /* Find the next write pointer zone */
1969                         do {
1970                                 zb++;
1971                                 if (zbd_zone_idx(f, zb) >= f->max_zone)
1972                                         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1973                         } while (!zb->has_wp);
1974
1975                         zone_lock(td, f, zb);
1976                 }
1977
1978                 if (!zbd_open_zone(td, f, zb)) {
1979                         zone_unlock(zb);
1980                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1981                         if (!zb) {
1982                                 dprint(FD_IO, "%s: can't convert to open zone",
1983                                        f->file_name);
1984                                 goto eof;
1985                         }
1986                 }
1987
1988                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1989                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs)
1990                         goto retry;
1991
1992                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
1993                 if (td->o.zrf.u.f) {
1994                         if (zbdi->wp_valid_data_bytes >=
1995                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
1996                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f))
1997                                 zb->reset_zone = 1;
1998                 }
1999
2000                 /* Reset the zone pointer if necessary */
2001                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
2002                         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
2003                                 /*
2004                                  * Unset io-u->file to tell get_next_verify()
2005                                  * that this IO is not requeue.
2006                                  */
2007                                 io_u->file = NULL;
2008                                 if (!get_next_verify(td, io_u)) {
2009                                         zone_unlock(zb);
2010                                         return io_u_accept;
2011                                 }
2012                                 io_u->file = f;
2013                         }
2014
2015                         /*
2016                          * Since previous write requests may have been submitted
2017                          * asynchronously and since we will submit the zone
2018                          * reset synchronously, wait until previously submitted
2019                          * write requests have completed before issuing a
2020                          * zone reset.
2021                          */
2022                         io_u_quiesce(td);
2023                         zb->reset_zone = 0;
2024                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
2025                                 goto eof;
2026
2027                         if (zb->capacity < min_bs) {
2028                                 td_verror(td, EINVAL, "ZCAP is less min_bs");
2029                                 log_err("zone capacity %"PRIu64" smaller than minimum block size %"PRIu64"\n",
2030                                         zb->capacity, min_bs);
2031                                 goto eof;
2032                         }
2033                 }
2034
2035                 /* Make writes occur at the write pointer */
2036                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
2037                 io_u->offset = zb->wp;
2038                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
2039                         td_verror(td, EINVAL, "invalid WP value");
2040                         dprint(FD_ZBD, "%s: dropped request with offset %llu\n",
2041                                f->file_name, io_u->offset);
2042                         goto eof;
2043                 }
2044
2045                 /*
2046                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
2047                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
2048                  * small.
2049                  */
2050                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2051                               zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset);
2052                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2053                 if (new_len == io_u->buflen)
2054                         goto accept;
2055                 if (new_len >= min_bs) {
2056                         io_u->buflen = new_len;
2057                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2058                                orig_len, io_u->buflen);
2059                         goto accept;
2060                 }
2061
2062                 td_verror(td, EIO, "zone remainder too small");
2063                 log_err("zone remainder %lld smaller than min block size %"PRIu64"\n",
2064                         (zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset), min_bs);
2065
2066                 goto eof;
2067
2068         case DDIR_TRIM:
2069                 /* Check random trim targets a non-empty zone */
2070                 if (!td_random(td) || zb->wp > zb->start)
2071                         goto accept;
2072
2073                 /* Find out a non-empty zone to trim */
2074                 zone_unlock(zb);
2075                 zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
2076                 zb = zbd_find_zone(td, io_u, 1, zb, zl);
2077                 if (zb) {
2078                         io_u->offset = zb->start;
2079                         dprint(FD_ZBD, "%s: found new zone(%lld) for trim\n",
2080                                f->file_name, io_u->offset);
2081                         goto accept;
2082                 }
2083
2084                 goto eof;
2085
2086         case DDIR_SYNC:
2087                 /* fall-through */
2088         case DDIR_DATASYNC:
2089         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
2090         case DDIR_WAIT:
2091         case DDIR_LAST:
2092         case DDIR_INVAL:
2093                 goto accept;
2094         }
2095
2096         assert(false);
2097
2098 accept:
2099         assert(zb->has_wp);
2100         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
2101         assert(!io_u->zbd_queue_io);
2102         assert(!io_u->zbd_put_io);
2103
2104         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
2105         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
2106
2107         /*
2108          * Since we return with the zone lock still held,
2109          * add an annotation to let Coverity know that it
2110          * is intentional.
2111          */
2112         /* coverity[missing_unlock] */
2113
2114         return io_u_accept;
2115
2116 eof:
2117         if (zb && zb->has_wp)
2118                 zone_unlock(zb);
2119
2120         return io_u_eof;
2121 }
2122
2123 /* Return a string with ZBD statistics */
2124 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
2125 {
2126         char *res;
2127
2128         if (asprintf(&res, "; %"PRIu64" zone resets", ts->nr_zone_resets) < 0)
2129                 return NULL;
2130         return res;
2131 }
2132
2133 /**
2134  * zbd_do_io_u_trim - If reset zone is applicable, do reset zone instead of trim
2135  *
2136  * @td: FIO thread data.
2137  * @io_u: FIO I/O unit.
2138  *
2139  * It is assumed that z->mutex is already locked.
2140  * Return io_u_completed when reset zone succeeds. Return 0 when the target zone
2141  * does not have write pointer. On error, return negative errno.
2142  */
2143 int zbd_do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2144 {
2145         struct fio_file *f = io_u->file;
2146         struct fio_zone_info *z;
2147         int ret;
2148
2149         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
2150         if (!z->has_wp)
2151                 return 0;
2152
2153         if (io_u->offset != z->start) {
2154                 log_err("Trim offset not at zone start (%lld)\n",
2155                         io_u->offset);
2156                 return -EINVAL;
2157         }
2158
2159         ret = zbd_reset_zone((struct thread_data *)td, f, z);
2160         if (ret < 0)
2161                 return ret;
2162
2163         return io_u_completed;
2164 }