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 fio_file *f;
 528         int i, j;
 529
 530         for_each_td(td, i) {
 531                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
 532                         continue;
 533                 for_each_file(td, f, j) {
 534                         if (f->zbd_info && f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK &&
 535                             f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
 536                                 return false;
 537                 }
 538         }
 539
 540         return true;
 541 }
 542
 543 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
 544 static bool zbd_is_seq_job(const struct fio_file *f)
 545 {
 546         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
 547
 548         assert(f->zbd_info);
 549
 550         if (f->io_size == 0)
 551                 return false;
 552
 553         zone_idx_b = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
 554         zone_idx_e =
 555                 zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
 556         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
 557                 if (zbd_get_zone(f, zone_idx)->has_wp)
 558                         return true;
 559
 560         return false;
 561 }
 562
 563 /*
 564  * Verify whether the file offset and size parameters are aligned with zone
 565  * boundaries. If the file offset is not aligned, align it down to the start of
 566  * the zone containing the start offset and align up the file io_size parameter.
 567  */
 568 static bool zbd_zone_align_file_sizes(struct thread_data *td,
 569                                       struct fio_file *f)
 570 {
 571         const struct fio_zone_info *z;
 572         uint64_t new_offset, new_end;
 573
 574         if (!f->zbd_info)
 575                 return true;
 576         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 577                 return true;
 578         if (!zbd_is_seq_job(f))
 579                 return true;
 580
 581         if (!td->o.zone_size) {
 582                 td->o.zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 583                 if (!td->o.zone_size) {
 584                         log_err("%s: invalid 0 zone size\n",
 585                                 f->file_name);
 586                         return false;
 587                 }
 588         } else if (td->o.zone_size != f->zbd_info->zone_size) {
 589                 log_err("%s: zonesize %llu does not match the device zone size %"PRIu64".\n",
 590                         f->file_name, td->o.zone_size,
 591                         f->zbd_info->zone_size);
 592                 return false;
 593         }
 594
 595         if (td->o.zone_skip % td->o.zone_size) {
 596                 log_err("%s: zoneskip %llu is not a multiple of the device zone size %llu.\n",
 597                         f->file_name, td->o.zone_skip,
 598                         td->o.zone_size);
 599                 return false;
 600         }
 601
 602         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset);
 603         if ((f->file_offset != z->start) &&
 604             (td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ)) {
 605                 new_offset = zbd_zone_end(z);
 606                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 607                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 608                                  f->file_name);
 609                         return false;
 610                 }
 611                 log_info("%s: rounded up offset from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 612                          f->file_name, f->file_offset,
 613                          new_offset);
 614                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 615                 f->file_offset = new_offset;
 616         }
 617
 618         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset + f->io_size);
 619         new_end = z->start;
 620         if ((td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ) &&
 621             (f->file_offset + f->io_size != new_end)) {
 622                 if (new_end <= f->file_offset) {
 623                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 624                                  f->file_name);
 625                         return false;
 626                 }
 627                 log_info("%s: rounded down io_size from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 628                          f->file_name, f->io_size,
 629                          new_end - f->file_offset);
 630                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 631         }
 632
 633         return true;
 634 }
 635
 636 /*
 637  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 638  */
 639 static bool zbd_verify_sizes(void)
 640 {
 641         struct fio_file *f;
 642         int i, j;
 643
 644         for_each_td(td, i) {
 645                 for_each_file(td, f, j) {
 646                         if (!zbd_zone_align_file_sizes(td, f))
 647                                 return false;
 648                 }
 649         }
 650
 651         return true;
 652 }
 653
 654 static bool zbd_verify_bs(void)
 655 {
 656         struct fio_file *f;
 657         int i, j;
 658
 659         for_each_td(td, i) {
 660                 if (td_trim(td) &&
 661                     (td->o.min_bs[DDIR_TRIM] != td->o.max_bs[DDIR_TRIM] ||
 662                      td->o.bssplit_nr[DDIR_TRIM])) {
 663                         log_info("bsrange and bssplit are not allowed for trim with zonemode=zbd\n");
 664                         return false;
 665                 }
 666                 for_each_file(td, f, j) {
 667                         uint64_t zone_size;
 668
 669                         if (!f->zbd_info)
 670                                 continue;
 671
 672                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 673                         if (td_trim(td) && td->o.bs[DDIR_TRIM] != zone_size) {
 674                                 log_info("%s: trim block size %llu is not the zone size %"PRIu64"\n",
 675                                          f->file_name, td->o.bs[DDIR_TRIM],
 676                                          zone_size);
 677                                 return false;
 678                         }
 679                 }
 680         }
 681         return true;
 682 }
 683
 684 static int ilog2(uint64_t i)
 685 {
 686         int log = -1;
 687
 688         while (i) {
 689                 i >>= 1;
 690                 log++;
 691         }
 692         return log;
 693 }
 694
 695 /*
 696  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 697  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 698  */
 699 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 700 {
 701         uint32_t nr_zones;
 702         struct fio_zone_info *p;
 703         uint64_t zone_size = td->o.zone_size;
 704         uint64_t zone_capacity = td->o.zone_capacity;
 705         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 706         int i;
 707
 708         if (zone_size == 0) {
 709                 log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular file/block device with --zonemode=zbd\n\n",
 710                         f->file_name);
 711                 return 1;
 712         }
 713
 714         if (zone_size < 512) {
 715                 log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 716                         f->file_name);
 717                 return 1;
 718         }
 719
 720         if (zone_capacity == 0)
 721                 zone_capacity = zone_size;
 722
 723         if (zone_capacity > zone_size) {
 724                 log_err("%s: job parameter zonecapacity %llu is larger than zone size %llu\n",
 725                         f->file_name, td->o.zone_capacity, td->o.zone_size);
 726                 return 1;
 727         }
 728
 729         if (f->real_file_size < zone_size) {
 730                 log_err("%s: file/device size %"PRIu64" is smaller than zone size %"PRIu64"\n",
 731                         f->file_name, f->real_file_size, zone_size);
 732                 return -EINVAL;
 733         }
 734
 735         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 736         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 737                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 738         if (!zbd_info)
 739                 return -ENOMEM;
 740
 741         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 742         zbd_info->refcount = 1;
 743         p = &zbd_info->zone_info[0];
 744         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 745                 mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 746                                              PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 747                 p->start = i * zone_size;
 748                 p->wp = p->start;
 749                 p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 750                 p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
 751                 p->capacity = zone_capacity;
 752                 p->has_wp = 1;
 753         }
 754         /* a sentinel */
 755         p->start = nr_zones * zone_size;
 756
 757         f->zbd_info = zbd_info;
 758         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 759         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 760                 ilog2(zone_size) : 0;
 761         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 762         return 0;
 763 }
 764
 765 /*
 766  * Maximum number of zones to report in one operation.
 767  */
 768 #define ZBD_REPORT_MAX_ZONES    8192U
 769
 770 /*
 771  * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
 772  * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
 773  */
 774 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 775 {
 776         int nr_zones, nrz;
 777         struct zbd_zone *zones, *z;
 778         struct fio_zone_info *p;
 779         uint64_t zone_size, offset;
 780         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 781         int i, j, ret = -ENOMEM;
 782
 783         zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
 784         if (!zones)
 785                 goto out;
 786
 787         nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 788         if (nrz < 0) {
 789                 ret = nrz;
 790                 log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
 791                          f->file_name, -ret);
 792                 goto out;
 793         }
 794
 795         zone_size = zones[0].len;
 796         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 797
 798         if (td->o.zone_size == 0) {
 799                 td->o.zone_size = zone_size;
 800         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 801                 log_err("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %"PRIu64".\n",
 802                         f->file_name, td->o.zone_size, zone_size);
 803                 ret = -EINVAL;
 804                 goto out;
 805         }
 806
 807         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %"PRIu64" KB and capacity %"PRIu64" KB\n",
 808                f->file_name, nr_zones, zone_size / 1024, zones[0].capacity / 1024);
 809
 810         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 811                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 812         if (!zbd_info)
 813                 goto out;
 814         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 815         zbd_info->refcount = 1;
 816         p = &zbd_info->zone_info[0];
 817         for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 818                 z = &zones[0];
 819                 for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
 820                         mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 821                                                      PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 822                         p->start = z->start;
 823                         p->capacity = z->capacity;
 824
 825                         switch (z->cond) {
 826                         case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
 827                         case ZBD_ZONE_COND_FULL:
 828                                 p->wp = p->start + p->capacity;
 829                                 break;
 830                         default:
 831                                 assert(z->start <= z->wp);
 832                                 assert(z->wp <= z->start + zone_size);
 833                                 p->wp = z->wp;
 834                                 break;
 835                         }
 836
 837                         switch (z->type) {
 838                         case ZBD_ZONE_TYPE_SWR:
 839                                 p->has_wp = 1;
 840                                 break;
 841                         default:
 842                                 p->has_wp = 0;
 843                         }
 844                         p->type = z->type;
 845                         p->cond = z->cond;
 846
 847                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 848                                 log_info("%s: invalid zone data [%d:%d]: %"PRIu64" + %"PRIu64" != %"PRIu64"\n",
 849                                          f->file_name, j, i,
 850                                          p[-1].start, zone_size, p->start);
 851                                 ret = -EINVAL;
 852                                 goto out;
 853                         }
 854                 }
 855                 z--;
 856                 offset = z->start + z->len;
 857                 if (j >= nr_zones)
 858                         break;
 859
 860                 nrz = zbd_report_zones(td, f, offset, zones,
 861                                        min((uint32_t)(nr_zones - j),
 862                                            ZBD_REPORT_MAX_ZONES));
 863                 if (nrz < 0) {
 864                         ret = nrz;
 865                         log_info("fio: report zones (offset %"PRIu64") failed for %s (%d).\n",
 866                                  offset, f->file_name, -ret);
 867                         goto out;
 868                 }
 869         }
 870
 871         /* a sentinel */
 872         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 873
 874         f->zbd_info = zbd_info;
 875         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 876         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 877                 ilog2(zone_size) : 0;
 878         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 879         zbd_info = NULL;
 880         ret = 0;
 881
 882 out:
 883         sfree(zbd_info);
 884         free(zones);
 885         return ret;
 886 }
 887
 888 static int zbd_set_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 889 {
 890         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 891         unsigned int max_open_zones;
 892         int ret;
 893
 894         if (zbd->model != ZBD_HOST_MANAGED || td->o.ignore_zone_limits) {
 895                 /* Only host-managed devices have a max open limit */
 896                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 897                 goto out;
 898         }
 899
 900         /* If host-managed, get the max open limit */
 901         ret = zbd_get_max_open_zones(td, f, &max_open_zones);
 902         if (ret)
 903                 return ret;
 904
 905         if (!max_open_zones) {
 906                 /* No device limit */
 907                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 908         } else if (!td->o.max_open_zones) {
 909                 /* No user limit. Set limit to device limit */
 910                 zbd->max_open_zones = max_open_zones;
 911         } else if (td->o.max_open_zones <= max_open_zones) {
 912                 /* Both user limit and dev limit. User limit not too large */
 913                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 914         } else {
 915                 /* Both user limit and dev limit. User limit too large */
 916                 td_verror(td, EINVAL,
 917                           "Specified --max_open_zones is too large");
 918                 log_err("Specified --max_open_zones (%d) is larger than max (%u)\n",
 919                         td->o.max_open_zones, max_open_zones);
 920                 return -EINVAL;
 921         }
 922
 923 out:
 924         /* Ensure that the limit is not larger than FIO's internal limit */
 925         if (zbd->max_open_zones > ZBD_MAX_OPEN_ZONES) {
 926                 td_verror(td, EINVAL, "'max_open_zones' value is too large");
 927                 log_err("'max_open_zones' value is larger than %u\n",
 928                         ZBD_MAX_OPEN_ZONES);
 929                 return -EINVAL;
 930         }
 931
 932         dprint(FD_ZBD, "%s: using max open zones limit: %"PRIu32"\n",
 933                f->file_name, zbd->max_open_zones);
 934
 935         return 0;
 936 }
 937
 938 /*
 939  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 940  *
 941  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 942  */
 943 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 944 {
 945         enum zbd_zoned_model zbd_model;
 946         int ret;
 947
 948         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 949
 950         ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
 951         if (ret)
 952                 return ret;
 953
 954         switch (zbd_model) {
 955         case ZBD_HOST_AWARE:
 956         case ZBD_HOST_MANAGED:
 957                 ret = parse_zone_info(td, f);
 958                 if (ret)
 959                         return ret;
 960                 break;
 961         case ZBD_NONE:
 962                 ret = init_zone_info(td, f);
 963                 if (ret)
 964                         return ret;
 965                 break;
 966         default:
 967                 td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
 968                 log_err("Unsupported zoned model\n");
 969                 return -EINVAL;
 970         }
 971
 972         assert(f->zbd_info);
 973         f->zbd_info->model = zbd_model;
 974
 975         ret = zbd_set_max_open_zones(td, f);
 976         if (ret) {
 977                 zbd_free_zone_info(f);
 978                 return ret;
 979         }
 980
 981         return 0;
 982 }
 983
 984 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 985 {
 986         uint32_t refcount;
 987
 988         assert(f->zbd_info);
 989
 990         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 991         refcount = --f->zbd_info->refcount;
 992         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 993
 994         assert((int32_t)refcount >= 0);
 995         if (refcount == 0)
 996                 sfree(f->zbd_info);
 997         f->zbd_info = NULL;
 998 }
 999
1000 /*
1001  * Initialize f->zbd_info.
1002  *
1003  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
1004  *
1005  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
1006  * fio fork() call.
1007  */
1008 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
1009 {
1010         struct fio_file *f2;
1011         int i, j, ret;
1012
1013         for_each_td(td2, i) {
1014                 for_each_file(td2, f2, j) {
1015                         if (td2 == td && f2 == file)
1016                                 continue;
1017                         if (!f2->zbd_info ||
1018                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
1019                                 continue;
1020                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
1021                         file->zbd_info->refcount++;
1022                         return 0;
1023                 }
1024         }
1025
1026         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
1027         if (ret < 0)
1028                 td_verror(td, -ret, "zbd_create_zone_info() failed");
1029
1030         return ret;
1031 }
1032
1033 int zbd_init_files(struct thread_data *td)
1034 {
1035         struct fio_file *f;
1036         int i;
1037
1038         for_each_file(td, f, i) {
1039                 if (zbd_init_zone_info(td, f))
1040                         return 1;
1041         }
1042
1043         return 0;
1044 }
1045
1046 void zbd_recalc_options_with_zone_granularity(struct thread_data *td)
1047 {
1048         struct fio_file *f;
1049         int i;
1050
1051         for_each_file(td, f, i) {
1052                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1053                 uint64_t zone_size;
1054
1055                 /* zonemode=strided doesn't get per-file zone size. */
1056                 zone_size = zbd ? zbd->zone_size : td->o.zone_size;
1057                 if (zone_size == 0)
1058                         continue;
1059
1060                 if (td->o.size_nz > 0)
1061                         td->o.size = td->o.size_nz * zone_size;
1062                 if (td->o.io_size_nz > 0)
1063                         td->o.io_size = td->o.io_size_nz * zone_size;
1064                 if (td->o.start_offset_nz > 0)
1065                         td->o.start_offset = td->o.start_offset_nz * zone_size;
1066                 if (td->o.offset_increment_nz > 0)
1067                         td->o.offset_increment =
1068                                 td->o.offset_increment_nz * zone_size;
1069                 if (td->o.zone_skip_nz > 0)
1070                         td->o.zone_skip = td->o.zone_skip_nz * zone_size;
1071         }
1072 }
1073
1074 static uint64_t zbd_verify_and_set_vdb(struct thread_data *td,
1075                                        const struct fio_file *f)
1076 {
1077         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
1078         uint64_t wp_vdb = 0;
1079         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1080
1081         assert(td->runstate < TD_RUNNING);
1082         assert(zbdi);
1083
1084         if (!accounting_vdb(td, f))
1085                 return 0;
1086
1087         /*
1088          * Ensure that the I/O range includes one or more sequential zones so
1089          * that f->min_zone and f->max_zone have different values.
1090          */
1091         if (!zbd_is_seq_job(f))
1092                 return 0;
1093
1094         if (zbdi->write_min_zone != zbdi->write_max_zone) {
1095                 if (zbdi->write_min_zone != f->min_zone ||
1096                     zbdi->write_max_zone != f->max_zone) {
1097                         td_verror(td, EINVAL,
1098                                   "multi-jobs with different write ranges are "
1099                                   "not supported with zone_reset_threshold");
1100                         log_err("multi-jobs with different write ranges are "
1101                                 "not supported with zone_reset_threshold\n");
1102                 }
1103                 return 0;
1104         }
1105
1106         zbdi->write_min_zone = f->min_zone;
1107         zbdi->write_max_zone = f->max_zone;
1108
1109         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1110         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1111         for (z = zb; z < ze; z++)
1112                 if (z->has_wp)
1113                         wp_vdb += z->wp - z->start;
1114
1115         zbdi->wp_valid_data_bytes = wp_vdb;
1116
1117         return wp_vdb;
1118 }
1119
1120 int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
1121 {
1122         struct fio_file *f;
1123         int i;
1124
1125         if (!zbd_using_direct_io()) {
1126                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
1127                 return 1;
1128         }
1129
1130         if (!zbd_verify_sizes())
1131                 return 1;
1132
1133         if (!zbd_verify_bs())
1134                 return 1;
1135
1136         if (td->o.experimental_verify) {
1137                 log_err("zonemode=zbd does not support experimental verify\n");
1138                 return 1;
1139         }
1140
1141         for_each_file(td, f, i) {
1142                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1143                 struct fio_zone_info *z;
1144                 int zi;
1145                 uint64_t vdb;
1146
1147                 assert(zbd);
1148
1149                 f->min_zone = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
1150                 f->max_zone =
1151                         zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
1152
1153                 vdb = zbd_verify_and_set_vdb(td, f);
1154
1155                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): valid data bytes = %" PRIu64 "\n",
1156                        __func__, f->file_name, vdb);
1157
1158                 /*
1159                  * When all zones in the I/O range are conventional, io_size
1160                  * can be smaller than zone size, making min_zone the same
1161                  * as max_zone. This is why the assert below needs to be made
1162                  * conditional.
1163                  */
1164                 if (zbd_is_seq_job(f))
1165                         assert(f->min_zone < f->max_zone);
1166
1167                 if (td->o.max_open_zones > 0 &&
1168                     zbd->max_open_zones != td->o.max_open_zones) {
1169                         log_err("Different 'max_open_zones' values\n");
1170                         return 1;
1171                 }
1172
1173                 /*
1174                  * The per job max open zones limit cannot be used without a
1175                  * global max open zones limit. (As the tracking of open zones
1176                  * is disabled when there is no global max open zones limit.)
1177                  */
1178                 if (td->o.job_max_open_zones && !zbd->max_open_zones) {
1179                         log_err("'job_max_open_zones' cannot be used without a global open zones limit\n");
1180                         return 1;
1181                 }
1182
1183                 /*
1184                  * zbd->max_open_zones is the global limit shared for all jobs
1185                  * that target the same zoned block device. Force sync the per
1186                  * thread global limit with the actual global limit. (The real
1187                  * per thread/job limit is stored in td->o.job_max_open_zones).
1188                  */
1189                 td->o.max_open_zones = zbd->max_open_zones;
1190
1191                 for (zi = f->min_zone; zi < f->max_zone; zi++) {
1192                         z = &zbd->zone_info[zi];
1193                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_IMP_OPEN &&
1194                             z->cond != ZBD_ZONE_COND_EXP_OPEN)
1195                                 continue;
1196                         if (zbd_open_zone(td, f, z))
1197                                 continue;
1198                         /*
1199                          * If the number of open zones exceeds specified limits,
1200                          * reset all extra open zones.
1201                          */
1202                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0) {
1203                                 log_err("Failed to reest zone %d\n", zi);
1204                                 return 1;
1205                         }
1206                 }
1207         }
1208
1209         return 0;
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
1214  * zone reset.
1215  */
1216 static void _zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1217                                  const struct fio_file *f)
1218 {
1219         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
1220
1221         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
1222                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
1223 }
1224
1225 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1226                                 const struct fio_file *f)
1227 {
1228         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1229         _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1230         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1231 }
1232
1233 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1234                                         const struct fio_file *f)
1235 {
1236         uint32_t write_cnt = 0;
1237
1238         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1239         assert(f->zbd_info->write_cnt);
1240         if (f->zbd_info->write_cnt)
1241                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
1242         if (write_cnt == 0)
1243                 _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1244         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1245
1246         return write_cnt == 0;
1247 }
1248
1249 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1250 {
1251         struct fio_zone_info *zb, *ze;
1252         bool verify_data_left = false;
1253
1254         if (!f->zbd_info || !td_write(td))
1255                 return;
1256
1257         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1258         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1259
1260         /*
1261          * If data verification is enabled reset the affected zones before
1262          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
1263          * writing data, which causes data loss.
1264          */
1265         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1266                 verify_data_left = td->runstate == TD_VERIFYING ||
1267                         td->io_hist_len || td->verify_batch;
1268                 if (td->io_hist_len && td->o.verify_backlog)
1269                         verify_data_left =
1270                                 td->io_hist_len % td->o.verify_backlog;
1271                 if (!verify_data_left)
1272                         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze);
1273         }
1274
1275         zbd_reset_write_cnt(td, f);
1276 }
1277
1278 /* Return random zone index for one of the open zones. */
1279 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
1280                                      const struct io_u *io_u)
1281 {
1282         return (io_u->offset - f->file_offset) *
1283                 f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
1284 }
1285
1286 static bool any_io_in_flight(void)
1287 {
1288         int i;
1289
1290         for_each_td(td, i) {
1291                 if (td->io_u_in_flight)
1292                         return true;
1293         }
1294
1295         return false;
1296 }
1297
1298 /*
1299  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
1300  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
1301  * necessary. The open zone is searched across sequential zones.
1302  * This algorithm can only work correctly if all write pointers are
1303  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
1304  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
1305  */
1306 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
1307                                                       struct io_u *io_u)
1308 {
1309         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1310         struct fio_file *f = io_u->file;
1311         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1312         struct fio_zone_info *z;
1313         unsigned int open_zone_idx = -1;
1314         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
1315         int i;
1316         bool wait_zone_close;
1317         bool in_flight;
1318         bool should_retry = true;
1319
1320         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1321
1322         if (zbdi->max_open_zones || td->o.job_max_open_zones) {
1323                 /*
1324                  * This statement accesses zbdi->open_zones[] on purpose
1325                  * without locking.
1326                  */
1327                 zone_idx = zbdi->open_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
1328         } else {
1329                 zone_idx = zbd_offset_to_zone_idx(f, io_u->offset);
1330         }
1331         if (zone_idx < f->min_zone)
1332                 zone_idx = f->min_zone;
1333         else if (zone_idx >= f->max_zone)
1334                 zone_idx = f->max_zone - 1;
1335
1336         dprint(FD_ZBD,
1337                "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
1338                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
1339
1340         /*
1341          * Since z->mutex is the outer lock and zbdi->mutex the inner
1342          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
1343          * has changed after 'z' has been assigned and before zbdi->mutex
1344          * has been obtained. Hence the loop.
1345          */
1346         for (;;) {
1347                 uint32_t tmp_idx;
1348
1349                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1350                 if (z->has_wp)
1351                         zone_lock(td, f, z);
1352
1353                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1354
1355                 if (z->has_wp) {
1356                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1357                             zbdi->max_open_zones == 0 &&
1358                             td->o.job_max_open_zones == 0)
1359                                 goto examine_zone;
1360                         if (zbdi->num_open_zones == 0) {
1361                                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
1362                                        __func__, f->file_name);
1363                                 goto open_other_zone;
1364                         }
1365                 }
1366
1367                 /*
1368                  * List of opened zones is per-device, shared across all
1369                  * threads. Start with quasi-random candidate zone. Ignore
1370                  * zones which don't belong to thread's offset/size area.
1371                  */
1372                 open_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1373                 assert(!open_zone_idx ||
1374                        open_zone_idx < zbdi->num_open_zones);
1375                 tmp_idx = open_zone_idx;
1376
1377                 for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1378                         uint32_t tmpz;
1379
1380                         if (tmp_idx >= zbdi->num_open_zones)
1381                                 tmp_idx = 0;
1382                         tmpz = zbdi->open_zones[tmp_idx];
1383                         if (f->min_zone <= tmpz && tmpz < f->max_zone) {
1384                                 open_zone_idx = tmp_idx;
1385                                 goto found_candidate_zone;
1386                         }
1387
1388                         tmp_idx++;
1389                 }
1390
1391                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1392                         __func__, f->file_name);
1393
1394                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1395
1396                 if (z->has_wp)
1397                         zone_unlock(z);
1398
1399                 return NULL;
1400
1401 found_candidate_zone:
1402                 new_zone_idx = zbdi->open_zones[open_zone_idx];
1403                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1404                         break;
1405                 zone_idx = new_zone_idx;
1406
1407                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1408
1409                 if (z->has_wp)
1410                         zone_unlock(z);
1411         }
1412
1413         /* Both z->mutex and zbdi->mutex are held. */
1414
1415 examine_zone:
1416         if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs) {
1417                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1418                 goto out;
1419         }
1420
1421 open_other_zone:
1422         /* Check if number of open zones reaches one of limits. */
1423         wait_zone_close =
1424                 zbdi->num_open_zones == f->max_zone - f->min_zone ||
1425                 (zbdi->max_open_zones &&
1426                  zbdi->num_open_zones == zbdi->max_open_zones) ||
1427                 (td->o.job_max_open_zones &&
1428                  td->num_open_zones == td->o.job_max_open_zones);
1429
1430         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1431
1432         /* Only z->mutex is held. */
1433
1434         /*
1435          * When number of open zones reaches to one of limits, wait for
1436          * zone close before opening a new zone.
1437          */
1438         if (wait_zone_close) {
1439                 dprint(FD_ZBD,
1440                        "%s(%s): quiesce to allow open zones to close\n",
1441                        __func__, f->file_name);
1442                 io_u_quiesce(td);
1443         }
1444
1445 retry:
1446         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1447         for (i = f->io_size / zbdi->zone_size; i > 0; i--) {
1448                 zone_idx++;
1449                 if (z->has_wp)
1450                         zone_unlock(z);
1451                 z++;
1452                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1453                         /* Wrap-around. */
1454                         zone_idx = f->min_zone;
1455                         z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1456                 }
1457                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1458                 if (!z->has_wp)
1459                         continue;
1460                 zone_lock(td, f, z);
1461                 if (z->open)
1462                         continue;
1463                 if (zbd_open_zone(td, f, z))
1464                         goto out;
1465         }
1466
1467         /* Only z->mutex is held. */
1468
1469         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1470         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1471         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1472                 zone_idx = zbdi->open_zones[i];
1473                 if (zone_idx < f->min_zone || zone_idx >= f->max_zone)
1474                         continue;
1475                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1476                 zone_unlock(z);
1477
1478                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1479
1480                 zone_lock(td, f, z);
1481                 if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs)
1482                         goto out;
1483                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1484         }
1485
1486         /*
1487          * When any I/O is in-flight or when all I/Os in-flight get completed,
1488          * the I/Os might have closed zones then retry the steps to open a zone.
1489          * Before retry, call io_u_quiesce() to complete in-flight writes.
1490          */
1491         in_flight = any_io_in_flight();
1492         if (in_flight || should_retry) {
1493                 dprint(FD_ZBD,
1494                        "%s(%s): wait zone close and retry open zones\n",
1495                        __func__, f->file_name);
1496                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1497                 zone_unlock(z);
1498                 io_u_quiesce(td);
1499                 zone_lock(td, f, z);
1500                 should_retry = in_flight;
1501                 goto retry;
1502         }
1503
1504         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1505
1506         zone_unlock(z);
1507
1508         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n",
1509                __func__, f->file_name);
1510
1511         return NULL;
1512
1513 out:
1514         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n",
1515                __func__, f->file_name, zone_idx);
1516
1517         io_u->offset = z->start;
1518         assert(z->has_wp);
1519         assert(z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1520
1521         return z;
1522 }
1523
1524 /*
1525  * Find another zone which has @min_bytes of readable data. Search in zones
1526  * @zb + 1 .. @zl. For random workload, also search in zones @zb - 1 .. @zf.
1527  *
1528  * Either returns NULL or returns a zone pointer. When the zone has write
1529  * pointer, hold the mutex for the zone.
1530  */
1531 static struct fio_zone_info *
1532 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, uint64_t min_bytes,
1533               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1534 {
1535         struct fio_file *f = io_u->file;
1536         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1537         const struct fio_zone_info *const zf = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1538
1539         /*
1540          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1541          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1542          */
1543         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1544                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1545                         if (z1->has_wp)
1546                                 zone_lock(td, f, z1);
1547                         if (z1->start + min_bytes <= z1->wp)
1548                                 return z1;
1549                         if (z1->has_wp)
1550                                 zone_unlock(z1);
1551                 } else if (!td_random(td)) {
1552                         break;
1553                 }
1554
1555                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1556                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1557                         if (z2->has_wp)
1558                                 zone_lock(td, f, z2);
1559                         if (z2->start + min_bytes <= z2->wp)
1560                                 return z2;
1561                         if (z2->has_wp)
1562                                 zone_unlock(z2);
1563                 }
1564         }
1565
1566         dprint(FD_ZBD,
1567                "%s: no zone has %"PRIu64" bytes of readable data\n",
1568                f->file_name, min_bytes);
1569
1570         return NULL;
1571 }
1572
1573 /**
1574  * zbd_end_zone_io - update zone status at command completion
1575  * @io_u: I/O unit
1576  * @z: zone info pointer
1577  *
1578  * If the write command made the zone full, close it.
1579  *
1580  * The caller must hold z->mutex.
1581  */
1582 static void zbd_end_zone_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
1583                             struct fio_zone_info *z)
1584 {
1585         const struct fio_file *f = io_u->file;
1586
1587         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE &&
1588             io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1589                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1590                 zbd_close_zone(td, f, z);
1591                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1592         }
1593 }
1594
1595 /**
1596  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1597  * @io_u: I/O unit
1598  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1599  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1600  *
1601  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1602  * target zone.
1603  */
1604 static void zbd_queue_io(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int q,
1605                          bool success)
1606 {
1607         const struct fio_file *f = io_u->file;
1608         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1609         struct fio_zone_info *z;
1610         uint64_t zone_end;
1611
1612         assert(zbd_info);
1613
1614         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1615         assert(z->has_wp);
1616
1617         if (!success)
1618                 goto unlock;
1619
1620         dprint(FD_ZBD,
1621                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1622                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1623
1624         switch (io_u->ddir) {
1625         case DDIR_WRITE:
1626                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1627                                zbd_zone_capacity_end(z));
1628
1629                 /*
1630                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1631                  * have occurred.
1632                  */
1633                 if (accounting_vdb(td, f) && z->wp <= zone_end) {
1634                         pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1635                         zbd_info->wp_valid_data_bytes += zone_end - z->wp;
1636                         pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1637                 }
1638                 z->wp = zone_end;
1639                 break;
1640         default:
1641                 break;
1642         }
1643
1644         if (q == FIO_Q_COMPLETED && !io_u->error)
1645                 zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1646
1647 unlock:
1648         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1649                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1650                 zone_unlock(z);
1651                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1652         }
1653 }
1654
1655 /**
1656  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1657  * @io_u: I/O unit
1658  */
1659 static void zbd_put_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
1660 {
1661         const struct fio_file *f = io_u->file;
1662         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1663         struct fio_zone_info *z;
1664
1665         assert(zbd_info);
1666
1667         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1668         assert(z->has_wp);
1669
1670         dprint(FD_ZBD,
1671                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1672                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1673
1674         zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1675
1676         zone_unlock(z);
1677 }
1678
1679 /*
1680  * Windows and MacOS do not define this.
1681  */
1682 #ifndef EREMOTEIO
1683 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1684 #endif
1685
1686 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1687 {
1688         switch (error_code) {
1689         case EIO:
1690         case EREMOTEIO:
1691                 return true;
1692         }
1693         return false;
1694 }
1695
1696 /**
1697  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1698  * @td: FIO thread data.
1699  * @io_u: FIO I/O unit.
1700  *
1701  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1702  * no more IO can be performed in the current zone.
1703  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1704  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1705  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1706  * This applies only to read and write operations.
1707  */
1708 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1709 {
1710         struct fio_file *f = io_u->file;
1711         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1712         struct fio_zone_info *z;
1713
1714         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1715         assert(td->o.zone_size);
1716         assert(f->zbd_info);
1717
1718         z = zbd_offset_to_zone(f, f->last_pos[ddir]);
1719
1720         /*
1721          * When the zone capacity is smaller than the zone size and the I/O is
1722          * sequential write, skip to zone end if the latest position is at the
1723          * zone capacity limit.
1724          */
1725         if (z->capacity < f->zbd_info->zone_size &&
1726             !td_random(td) && ddir == DDIR_WRITE &&
1727             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1728                 dprint(FD_ZBD,
1729                        "%s: Jump from zone capacity limit to zone end:"
1730                        " (%"PRIu64" -> %"PRIu64") for zone %u (%"PRIu64")\n",
1731                        f->file_name, f->last_pos[ddir],
1732                        zbd_zone_end(z), zbd_zone_idx(f, z), z->capacity);
1733                 td->io_skip_bytes += zbd_zone_end(z) - f->last_pos[ddir];
1734                 f->last_pos[ddir] = zbd_zone_end(z);
1735         }
1736
1737         /*
1738          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1739          */
1740         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1741                 return;
1742
1743         /*
1744          * It is time to switch to a new zone if:
1745          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1746          * - The last position reached the end of the current zone.
1747          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1748          *   reached the zone write pointer.
1749          */
1750         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1751             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_end(z) ||
1752             (ddir == DDIR_READ &&
1753              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1754                 /*
1755                  * Skip zones.
1756                  */
1757                 td->zone_bytes = 0;
1758                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1759
1760                 /*
1761                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1762                  */
1763                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1764                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1765
1766                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1767                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1768         }
1769 }
1770
1771 /**
1772  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonemode=zbd.
1773  *
1774  * @td: FIO thread data.
1775  * @io_u: FIO I/O unit.
1776  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1777  *
1778  * Return adjusted I/O direction.
1779  */
1780 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1781                               enum fio_ddir ddir)
1782 {
1783         /*
1784          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1785          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1786          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1787          * write to make sure data to read exists.
1788          */
1789         assert(io_u->file->zbd_info);
1790         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1791                 return ddir;
1792
1793         if (io_u->file->last_start[DDIR_WRITE] != -1ULL || td->o.read_beyond_wp)
1794                 return DDIR_READ;
1795
1796         return DDIR_WRITE;
1797 }
1798
1799 /**
1800  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1801  * @td: FIO thread data.
1802  * @io_u: FIO I/O unit.
1803  *
1804  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1805  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1806  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1807  */
1808 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1809 {
1810         struct fio_file *f = io_u->file;
1811         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1812         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1813         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1814         uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1815         uint64_t new_len;
1816         int64_t range;
1817
1818         assert(zbdi);
1819         assert(min_bs);
1820         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1821         assert(io_u->buflen);
1822
1823         zb = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1824         orig_zb = zb;
1825
1826         if (!zb->has_wp) {
1827                 /* Accept non-write I/Os for conventional zones. */
1828                 if (io_u->ddir != DDIR_WRITE)
1829                         return io_u_accept;
1830
1831                 /*
1832                  * Make sure that writes to conventional zones
1833                  * don't cross over to any sequential zones.
1834                  */
1835                 if (!(zb + 1)->has_wp ||
1836                     io_u->offset + io_u->buflen <= (zb + 1)->start)
1837                         return io_u_accept;
1838
1839                 if (io_u->offset + min_bs > (zb + 1)->start) {
1840                         dprint(FD_IO,
1841                                "%s: off=%llu + min_bs=%"PRIu64" > next zone %"PRIu64"\n",
1842                                f->file_name, io_u->offset,
1843                                min_bs, (zb + 1)->start);
1844                         io_u->offset =
1845                                 zb->start + (zb + 1)->start - io_u->offset;
1846                         new_len = min(io_u->buflen,
1847                                       (zb + 1)->start - io_u->offset);
1848                 } else {
1849                         new_len = (zb + 1)->start - io_u->offset;
1850                 }
1851
1852                 io_u->buflen = new_len / min_bs * min_bs;
1853
1854                 return io_u_accept;
1855         }
1856
1857         /*
1858          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1859          * is enabled.
1860          */
1861         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1862             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1863                 return io_u_accept;
1864
1865         zone_lock(td, f, zb);
1866
1867         switch (io_u->ddir) {
1868         case DDIR_READ:
1869                 if (td->runstate == TD_VERIFYING && td_write(td))
1870                         goto accept;
1871
1872                 /*
1873                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1874                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1875                  * the I/O.
1876                  */
1877                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1878                         zb->wp - zb->start : 0;
1879                 if (range < min_bs ||
1880                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1881                         zone_unlock(zb);
1882                         zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1883                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, min_bs, zb, zl);
1884                         if (!zb) {
1885                                 dprint(FD_ZBD,
1886                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1887                                        f->file_name, io_u->offset,
1888                                        io_u->buflen);
1889                                 goto eof;
1890                         }
1891                         /*
1892                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1893                          * least min_bs.
1894                          */
1895                         range = zb->wp - zb->start;
1896                         assert(range >= min_bs);
1897
1898                         if (!td_random(td))
1899                                 io_u->offset = zb->start;
1900                 }
1901
1902                 /*
1903                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1904                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1905                  */
1906                 if (range <= io_u->buflen)
1907                         io_u->offset = zb->start;
1908                 else if (td_random(td))
1909                         io_u->offset = zb->start +
1910                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1911                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1912
1913                 /*
1914                  * When zbd_find_zone() returns a conventional zone,
1915                  * we can simply accept the new i/o offset here.
1916                  */
1917                 if (!zb->has_wp)
1918                         return io_u_accept;
1919
1920                 /*
1921                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1922                  */
1923                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1924                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1925                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1926                 if (new_len < io_u->buflen) {
1927                         io_u->buflen = new_len;
1928                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1929                                orig_len, io_u->buflen);
1930                 }
1931
1932                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1933                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1934
1935                 goto accept;
1936
1937         case DDIR_WRITE:
1938                 if (io_u->buflen > zbdi->zone_size) {
1939                         td_verror(td, EINVAL, "I/O buflen exceeds zone size");
1940                         dprint(FD_IO,
1941                                "%s: I/O buflen %llu exceeds zone size %"PRIu64"\n",
1942                                f->file_name, io_u->buflen, zbdi->zone_size);
1943                         goto eof;
1944                 }
1945
1946 retry:
1947                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1948                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs) {
1949                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1950                         zbd_close_zone(td, f, zb);
1951                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1952                         dprint(FD_ZBD,
1953                                "%s: finish zone %d\n",
1954                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb));
1955                         io_u_quiesce(td);
1956                         zbd_finish_zone(td, f, zb);
1957                         if (zbd_zone_idx(f, zb) + 1 >= f->max_zone) {
1958                                 if (!td_random(td))
1959                                         goto eof;
1960                         }
1961                         zone_unlock(zb);
1962
1963                         /* Find the next write pointer zone */
1964                         do {
1965                                 zb++;
1966                                 if (zbd_zone_idx(f, zb) >= f->max_zone)
1967                                         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1968                         } while (!zb->has_wp);
1969
1970                         zone_lock(td, f, zb);
1971                 }
1972
1973                 if (!zbd_open_zone(td, f, zb)) {
1974                         zone_unlock(zb);
1975                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1976                         if (!zb) {
1977                                 dprint(FD_IO, "%s: can't convert to open zone",
1978                                        f->file_name);
1979                                 goto eof;
1980                         }
1981                 }
1982
1983                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1984                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs)
1985                         goto retry;
1986
1987                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
1988                 if (td->o.zrf.u.f) {
1989                         if (zbdi->wp_valid_data_bytes >=
1990                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
1991                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f))
1992                                 zb->reset_zone = 1;
1993                 }
1994
1995                 /* Reset the zone pointer if necessary */
1996                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
1997                         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1998                                 /*
1999                                  * Unset io-u->file to tell get_next_verify()
2000                                  * that this IO is not requeue.
2001                                  */
2002                                 io_u->file = NULL;
2003                                 if (!get_next_verify(td, io_u)) {
2004                                         zone_unlock(zb);
2005                                         return io_u_accept;
2006                                 }
2007                                 io_u->file = f;
2008                         }
2009
2010                         /*
2011                          * Since previous write requests may have been submitted
2012                          * asynchronously and since we will submit the zone
2013                          * reset synchronously, wait until previously submitted
2014                          * write requests have completed before issuing a
2015                          * zone reset.
2016                          */
2017                         io_u_quiesce(td);
2018                         zb->reset_zone = 0;
2019                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
2020                                 goto eof;
2021
2022                         if (zb->capacity < min_bs) {
2023                                 td_verror(td, EINVAL, "ZCAP is less min_bs");
2024                                 log_err("zone capacity %"PRIu64" smaller than minimum block size %"PRIu64"\n",
2025                                         zb->capacity, min_bs);
2026                                 goto eof;
2027                         }
2028                 }
2029
2030                 /* Make writes occur at the write pointer */
2031                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
2032                 io_u->offset = zb->wp;
2033                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
2034                         td_verror(td, EINVAL, "invalid WP value");
2035                         dprint(FD_ZBD, "%s: dropped request with offset %llu\n",
2036                                f->file_name, io_u->offset);
2037                         goto eof;
2038                 }
2039
2040                 /*
2041                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
2042                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
2043                  * small.
2044                  */
2045                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2046                               zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset);
2047                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2048                 if (new_len == io_u->buflen)
2049                         goto accept;
2050                 if (new_len >= min_bs) {
2051                         io_u->buflen = new_len;
2052                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2053                                orig_len, io_u->buflen);
2054                         goto accept;
2055                 }
2056
2057                 td_verror(td, EIO, "zone remainder too small");
2058                 log_err("zone remainder %lld smaller than min block size %"PRIu64"\n",
2059                         (zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset), min_bs);
2060
2061                 goto eof;
2062
2063         case DDIR_TRIM:
2064                 /* Check random trim targets a non-empty zone */
2065                 if (!td_random(td) || zb->wp > zb->start)
2066                         goto accept;
2067
2068                 /* Find out a non-empty zone to trim */
2069                 zone_unlock(zb);
2070                 zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
2071                 zb = zbd_find_zone(td, io_u, 1, zb, zl);
2072                 if (zb) {
2073                         io_u->offset = zb->start;
2074                         dprint(FD_ZBD, "%s: found new zone(%lld) for trim\n",
2075                                f->file_name, io_u->offset);
2076                         goto accept;
2077                 }
2078
2079                 goto eof;
2080
2081         case DDIR_SYNC:
2082                 /* fall-through */
2083         case DDIR_DATASYNC:
2084         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
2085         case DDIR_WAIT:
2086         case DDIR_LAST:
2087         case DDIR_INVAL:
2088                 goto accept;
2089         }
2090
2091         assert(false);
2092
2093 accept:
2094         assert(zb->has_wp);
2095         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
2096         assert(!io_u->zbd_queue_io);
2097         assert(!io_u->zbd_put_io);
2098
2099         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
2100         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
2101
2102         /*
2103          * Since we return with the zone lock still held,
2104          * add an annotation to let Coverity know that it
2105          * is intentional.
2106          */
2107         /* coverity[missing_unlock] */
2108
2109         return io_u_accept;
2110
2111 eof:
2112         if (zb && zb->has_wp)
2113                 zone_unlock(zb);
2114
2115         return io_u_eof;
2116 }
2117
2118 /* Return a string with ZBD statistics */
2119 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
2120 {
2121         char *res;
2122
2123         if (asprintf(&res, "; %"PRIu64" zone resets", ts->nr_zone_resets) < 0)
2124                 return NULL;
2125         return res;
2126 }
2127
2128 /**
2129  * zbd_do_io_u_trim - If reset zone is applicable, do reset zone instead of trim
2130  *
2131  * @td: FIO thread data.
2132  * @io_u: FIO I/O unit.
2133  *
2134  * It is assumed that z->mutex is already locked.
2135  * Return io_u_completed when reset zone succeeds. Return 0 when the target zone
2136  * does not have write pointer. On error, return negative errno.
2137  */
2138 int zbd_do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2139 {
2140         struct fio_file *f = io_u->file;
2141         struct fio_zone_info *z;
2142         int ret;
2143
2144         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
2145         if (!z->has_wp)
2146                 return 0;
2147
2148         if (io_u->offset != z->start) {
2149                 log_err("Trim offset not at zone start (%lld)\n",
2150                         io_u->offset);
2151                 return -EINVAL;
2152         }
2153
2154         ret = zbd_reset_zone((struct thread_data *)td, f, z);
2155         if (ret < 0)
2156                 return ret;
2157
2158         return io_u_completed;
2159 }