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 "compiler/compiler.h"
  15 #include "os/os.h"
  16 #include "file.h"
  17 #include "fio.h"
  18 #include "lib/pow2.h"
  19 #include "log.h"
  20 #include "oslib/asprintf.h"
  21 #include "smalloc.h"
  22 #include "verify.h"
  23 #include "pshared.h"
  24 #include "zbd.h"
  25
  26 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  27 {
  28         return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
  29 }
  30
  31 static inline unsigned int zbd_zone_idx(const struct fio_file *f,
  32                                         struct fio_zone_info *zone)
  33 {
  34         return zone - f->zbd_info->zone_info;
  35 }
  36
  37 /**
  38  * zbd_offset_to_zone_idx - convert an offset into a zone number
  39  * @f: file pointer.
  40  * @offset: offset in bytes. If this offset is in the first zone_size bytes
  41  *          past the disk size then the index of the sentinel is returned.
  42  */
  43 static unsigned int zbd_offset_to_zone_idx(const struct fio_file *f,
  44                                            uint64_t offset)
  45 {
  46         uint32_t zone_idx;
  47
  48         if (f->zbd_info->zone_size_log2 > 0)
  49                 zone_idx = offset >> f->zbd_info->zone_size_log2;
  50         else
  51                 zone_idx = offset / f->zbd_info->zone_size;
  52
  53         return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
  54 }
  55
  56 /**
  57  * zbd_zone_end - Return zone end location
  58  * @z: zone info pointer.
  59  */
  60 static inline uint64_t zbd_zone_end(const struct fio_zone_info *z)
  61 {
  62         return (z+1)->start;
  63 }
  64
  65 /**
  66  * zbd_zone_capacity_end - Return zone capacity limit end location
  67  * @z: zone info pointer.
  68  */
  69 static inline uint64_t zbd_zone_capacity_end(const struct fio_zone_info *z)
  70 {
  71         return z->start + z->capacity;
  72 }
  73
  74 /**
  75  * zbd_zone_remainder - Return the number of bytes that are still available for
  76  *                      writing before the zone gets full
  77  * @z: zone info pointer.
  78  */
  79 static inline uint64_t zbd_zone_remainder(struct fio_zone_info *z)
  80 {
  81         if (z->wp >= zbd_zone_capacity_end(z))
  82                 return 0;
  83
  84         return zbd_zone_capacity_end(z) - z->wp;
  85 }
  86
  87 /**
  88  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
  89  * @f: file pointer.
  90  * @z: zone info pointer.
  91  * @required: minimum number of bytes that must remain in a zone.
  92  *
  93  * The caller must hold z->mutex.
  94  */
  95 static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
  96                           uint64_t required)
  97 {
  98         assert((required & 511) == 0);
  99
 100         return z->has_wp && required > zbd_zone_remainder(z);
 101 }
 102
 103 static void zone_lock(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 104                       struct fio_zone_info *z)
 105 {
 106 #ifndef NDEBUG
 107         unsigned int const nz = zbd_zone_idx(f, z);
 108         /* A thread should never lock zones outside its working area. */
 109         assert(f->min_zone <= nz && nz < f->max_zone);
 110         assert(z->has_wp);
 111 #endif
 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         assert(z->has_wp);
 132         pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 133 }
 134
 135 static inline struct fio_zone_info *zbd_get_zone(const struct fio_file *f,
 136                                                  unsigned int zone_idx)
 137 {
 138         return &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 139 }
 140
 141 static inline struct fio_zone_info *
 142 zbd_offset_to_zone(const struct fio_file *f,  uint64_t offset)
 143 {
 144         return zbd_get_zone(f, zbd_offset_to_zone_idx(f, offset));
 145 }
 146
 147 static bool accounting_vdb(struct thread_data *td, const struct fio_file *f)
 148 {
 149         return td->o.zrt.u.f && td_write(td);
 150 }
 151
 152 /**
 153  * zbd_get_zoned_model - Get a device zoned model
 154  * @td: FIO thread data
 155  * @f: FIO file for which to get model information
 156  */
 157 static int zbd_get_zoned_model(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 158                                enum zbd_zoned_model *model)
 159 {
 160         int ret;
 161
 162         if (f->filetype == FIO_TYPE_PIPE) {
 163                 log_err("zonemode=zbd does not support pipes\n");
 164                 return -EINVAL;
 165         }
 166
 167         /* If regular file, always emulate zones inside the file. */
 168         if (f->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
 169                 *model = ZBD_NONE;
 170                 return 0;
 171         }
 172
 173         if (td->io_ops && td->io_ops->get_zoned_model)
 174                 ret = td->io_ops->get_zoned_model(td, f, model);
 175         else
 176                 ret = blkzoned_get_zoned_model(td, f, model);
 177         if (ret < 0) {
 178                 td_verror(td, errno, "get zoned model failed");
 179                 log_err("%s: get zoned model failed (%d).\n",
 180                         f->file_name, errno);
 181         }
 182
 183         return ret;
 184 }
 185
 186 /**
 187  * zbd_report_zones - Get zone information
 188  * @td: FIO thread data.
 189  * @f: FIO file for which to get zone information
 190  * @offset: offset from which to report zones
 191  * @zones: Array of struct zbd_zone
 192  * @nr_zones: Size of @zones array
 193  *
 194  * Get zone information into @zones starting from the zone at offset @offset
 195  * for the device specified by @f.
 196  *
 197  * Returns the number of zones reported upon success and a negative error code
 198  * upon failure. If the zone report is empty, always assume an error (device
 199  * problem) and return -EIO.
 200  */
 201 static int zbd_report_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 202                             uint64_t offset, struct zbd_zone *zones,
 203                             unsigned int nr_zones)
 204 {
 205         int ret;
 206
 207         if (td->io_ops && td->io_ops->report_zones)
 208                 ret = td->io_ops->report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 209         else
 210                 ret = blkzoned_report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 211         if (ret < 0) {
 212                 td_verror(td, errno, "report zones failed");
 213                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" failed (nr_zones=%d; errno=%d).\n",
 214                         f->file_name, offset >> 9, nr_zones, errno);
 215         } else if (ret == 0) {
 216                 td_verror(td, errno, "Empty zone report");
 217                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" is empty.\n",
 218                         f->file_name, offset >> 9);
 219                 ret = -EIO;
 220         }
 221
 222         return ret;
 223 }
 224
 225 /**
 226  * zbd_reset_wp - reset the write pointer of a range of zones
 227  * @td: FIO thread data.
 228  * @f: FIO file for which to reset zones
 229  * @offset: Starting offset of the first zone to reset
 230  * @length: Length of the range of zones to reset
 231  *
 232  * Reset the write pointer of all zones in the range @offset...@offset+@length.
 233  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 234  */
 235 static int zbd_reset_wp(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 236                         uint64_t offset, uint64_t length)
 237 {
 238         int ret;
 239
 240         if (td->io_ops && td->io_ops->reset_wp)
 241                 ret = td->io_ops->reset_wp(td, f, offset, length);
 242         else
 243                 ret = blkzoned_reset_wp(td, f, offset, length);
 244         if (ret < 0) {
 245                 td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
 246                 log_err("%s: resetting wp for %"PRIu64" sectors at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 247                         f->file_name, length >> 9, offset >> 9, errno);
 248         }
 249
 250         return ret;
 251 }
 252
 253 /**
 254  * __zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone
 255  * @td: FIO thread data.
 256  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 257  * @z: Zone to reset.
 258  *
 259  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 260  *
 261  * The caller must hold z->mutex.
 262  */
 263 static int __zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 264                             struct fio_zone_info *z)
 265 {
 266         uint64_t offset = z->start;
 267         uint64_t length = (z+1)->start - offset;
 268         uint64_t data_in_zone = z->wp - z->start;
 269         int ret = 0;
 270
 271         if (!data_in_zone)
 272                 return 0;
 273
 274         assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
 275
 276         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n",
 277                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 278
 279         switch (f->zbd_info->model) {
 280         case ZBD_HOST_AWARE:
 281         case ZBD_HOST_MANAGED:
 282                 ret = zbd_reset_wp(td, f, offset, length);
 283                 if (ret < 0)
 284                         return ret;
 285                 break;
 286         default:
 287                 break;
 288         }
 289
 290         if (accounting_vdb(td, f)) {
 291                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 292                 f->zbd_info->wp_valid_data_bytes -= data_in_zone;
 293                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 294         }
 295
 296         z->wp = z->start;
 297
 298         td->ts.nr_zone_resets++;
 299
 300         return ret;
 301 }
 302
 303 /**
 304  * zbd_write_zone_put - Remove a zone from the write target zones array.
 305  * @td: FIO thread data.
 306  * @f: FIO file that has the write zones array to remove.
 307  * @zone_idx: Index of the zone to remove.
 308  *
 309  * The caller must hold f->zbd_info->mutex.
 310  */
 311 static void zbd_write_zone_put(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 312                                struct fio_zone_info *z)
 313 {
 314         uint32_t zi;
 315
 316         if (!z->write)
 317                 return;
 318
 319         for (zi = 0; zi < f->zbd_info->num_write_zones; zi++) {
 320                 if (zbd_get_zone(f, f->zbd_info->write_zones[zi]) == z)
 321                         break;
 322         }
 323         if (zi == f->zbd_info->num_write_zones)
 324                 return;
 325
 326         dprint(FD_ZBD, "%s: removing zone %u from write zone array\n",
 327                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 328
 329         memmove(f->zbd_info->write_zones + zi,
 330                 f->zbd_info->write_zones + zi + 1,
 331                 (ZBD_MAX_WRITE_ZONES - (zi + 1)) *
 332                 sizeof(f->zbd_info->write_zones[0]));
 333
 334         f->zbd_info->num_write_zones--;
 335         td->num_write_zones--;
 336         z->write = 0;
 337 }
 338
 339 /**
 340  * zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone and remove the zone
 341  *                  from the array of write zones.
 342  * @td: FIO thread data.
 343  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 344  * @z: Zone to reset.
 345  *
 346  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 347  *
 348  * The caller must hold z->mutex.
 349  */
 350 static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 351                           struct fio_zone_info *z)
 352 {
 353         int ret;
 354
 355         ret = __zbd_reset_zone(td, f, z);
 356         if (ret)
 357                 return ret;
 358
 359         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 360         zbd_write_zone_put(td, f, z);
 361         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 362         return 0;
 363 }
 364
 365 /**
 366  * zbd_finish_zone - finish the specified zone
 367  * @td: FIO thread data.
 368  * @f: FIO file for which to finish a zone
 369  * @z: Zone to finish.
 370  *
 371  * Finish the zone at @offset with open or close status.
 372  */
 373 static int zbd_finish_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 374                            struct fio_zone_info *z)
 375 {
 376         uint64_t offset = z->start;
 377         uint64_t length = f->zbd_info->zone_size;
 378         int ret = 0;
 379
 380         switch (f->zbd_info->model) {
 381         case ZBD_HOST_AWARE:
 382         case ZBD_HOST_MANAGED:
 383                 if (td->io_ops && td->io_ops->finish_zone)
 384                         ret = td->io_ops->finish_zone(td, f, offset, length);
 385                 else
 386                         ret = blkzoned_finish_zone(td, f, offset, length);
 387                 break;
 388         default:
 389                 break;
 390         }
 391
 392         if (ret < 0) {
 393                 td_verror(td, errno, "finish zone failed");
 394                 log_err("%s: finish zone at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 395                         f->file_name, offset >> 9, errno);
 396         } else {
 397                 z->wp = (z+1)->start;
 398         }
 399
 400         return ret;
 401 }
 402
 403 /**
 404  * zbd_reset_zones - Reset a range of zones.
 405  * @td: fio thread data.
 406  * @f: fio file for which to reset zones
 407  * @zb: first zone to reset.
 408  * @ze: first zone not to reset.
 409  *
 410  * Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 411  */
 412 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 413                            struct fio_zone_info *const zb,
 414                            struct fio_zone_info *const ze)
 415 {
 416         struct fio_zone_info *z;
 417         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 418         int res = 0;
 419
 420         if (fio_unlikely(0 == min_bs))
 421                 return 1;
 422
 423         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n",
 424                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb), zbd_zone_idx(f, ze));
 425
 426         for (z = zb; z < ze; z++) {
 427                 if (!z->has_wp)
 428                         continue;
 429
 430                 zone_lock(td, f, z);
 431
 432                 if (z->wp != z->start) {
 433                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zone %u\n",
 434                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 435                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0)
 436                                 res = 1;
 437                 }
 438
 439                 zone_unlock(z);
 440         }
 441
 442         return res;
 443 }
 444
 445 /**
 446  * zbd_get_max_open_zones - Get the maximum number of open zones
 447  * @td: FIO thread data
 448  * @f: FIO file for which to get max open zones
 449  * @max_open_zones: Upon success, result will be stored here.
 450  *
 451  * A @max_open_zones value set to zero means no limit.
 452  *
 453  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 454  */
 455 static int zbd_get_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 456                                   unsigned int *max_open_zones)
 457 {
 458         int ret;
 459
 460         if (td->io_ops && td->io_ops->get_max_open_zones)
 461                 ret = td->io_ops->get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 462         else
 463                 ret = blkzoned_get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 464         if (ret < 0) {
 465                 td_verror(td, errno, "get max open zones failed");
 466                 log_err("%s: get max open zones failed (%d).\n",
 467                         f->file_name, errno);
 468         }
 469
 470         return ret;
 471 }
 472
 473 /**
 474  * zbd_get_max_active_zones - Get the maximum number of active zones
 475  * @td: FIO thread data
 476  * @f: FIO file for which to get max active zones
 477  *
 478  * Returns max_active_zones limit value of the target file if it is available.
 479  * Otherwise return zero, which means no limit.
 480  */
 481 static unsigned int zbd_get_max_active_zones(struct thread_data *td,
 482                                              struct fio_file *f)
 483 {
 484         unsigned int max_active_zones;
 485         int ret;
 486
 487         if (td->io_ops && td->io_ops->get_max_active_zones)
 488                 ret = td->io_ops->get_max_active_zones(td, f,
 489                                                        &max_active_zones);
 490         else
 491                 ret = blkzoned_get_max_active_zones(td, f, &max_active_zones);
 492         if (ret < 0) {
 493                 dprint(FD_ZBD, "%s: max_active_zones is not available\n",
 494                        f->file_name);
 495                 return 0;
 496         }
 497
 498         return max_active_zones;
 499 }
 500
 501 /**
 502  * __zbd_write_zone_get - Add a zone to the array of write zones.
 503  * @td: fio thread data.
 504  * @f: fio file that has the write zones array to add.
 505  * @zone_idx: Index of the zone to add.
 506  *
 507  * Do same operation as @zbd_write_zone_get, except it adds the zone at
 508  * @zone_idx to write target zones array even when it does not have remainder
 509  * space to write one block.
 510  */
 511 static bool __zbd_write_zone_get(struct thread_data *td,
 512                                  const struct fio_file *f,
 513                                  struct fio_zone_info *z)
 514 {
 515         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 516         uint32_t zone_idx = zbd_zone_idx(f, z);
 517         bool res = true;
 518
 519         if (z->cond == ZBD_ZONE_COND_OFFLINE)
 520                 return false;
 521
 522         /*
 523          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 524          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 525          */
 526         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_remainder(z) == 0)
 527                 return false;
 528
 529         /*
 530          * zbdi->max_write_zones == 0 means that there is no limit on the
 531          * maximum number of write target zones. In this case, do no track write
 532          * target zones in zbdi->write_zones array.
 533          */
 534         if (!zbdi->max_write_zones)
 535                 return true;
 536
 537         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
 538
 539         if (z->write) {
 540                 /*
 541                  * If the zone is going to be completely filled by writes
 542                  * already in-flight, handle it as a full zone instead of a
 543                  * write target zone.
 544                  */
 545                 if (!zbd_zone_remainder(z))
 546                         res = false;
 547                 goto out;
 548         }
 549
 550         res = false;
 551         /* Zero means no limit */
 552         if (td->o.job_max_open_zones > 0 &&
 553             td->num_write_zones >= td->o.job_max_open_zones)
 554                 goto out;
 555         if (zbdi->num_write_zones >= zbdi->max_write_zones)
 556                 goto out;
 557
 558         dprint(FD_ZBD, "%s: adding zone %u to write zone array\n",
 559                f->file_name, zone_idx);
 560
 561         zbdi->write_zones[zbdi->num_write_zones++] = zone_idx;
 562         td->num_write_zones++;
 563         z->write = 1;
 564         res = true;
 565
 566 out:
 567         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
 568         return res;
 569 }
 570
 571 /**
 572  * zbd_write_zone_get - Add a zone to the array of write zones.
 573  * @td: fio thread data.
 574  * @f: fio file that has the open zones to add.
 575  * @zone_idx: Index of the zone to add.
 576  *
 577  * Add a ZBD zone to write target zones array, if it is not yet added. Returns
 578  * true if either the zone was already added or if the zone was successfully
 579  * added to the array without exceeding the maximum number of write zones.
 580  * Returns false if the zone was not already added and addition of the zone
 581  * would cause the zone limit to be exceeded.
 582  */
 583 static bool zbd_write_zone_get(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 584                                struct fio_zone_info *z)
 585 {
 586         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 587
 588         /*
 589          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 590          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 591          */
 592         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 593                 return false;
 594
 595         return __zbd_write_zone_get(td, f, z);
 596 }
 597
 598 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned block drives. */
 599 static bool zbd_using_direct_io(void)
 600 {
 601         struct fio_file *f;
 602         int j;
 603
 604         for_each_td(td) {
 605                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
 606                         continue;
 607                 for_each_file(td, f, j) {
 608                         if (f->zbd_info && f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK &&
 609                             f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
 610                                 return false;
 611                 }
 612         } end_for_each();
 613
 614         return true;
 615 }
 616
 617 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
 618 static bool zbd_is_seq_job(const struct fio_file *f)
 619 {
 620         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
 621
 622         assert(f->zbd_info);
 623
 624         if (f->io_size == 0)
 625                 return false;
 626
 627         zone_idx_b = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
 628         zone_idx_e =
 629                 zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
 630         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
 631                 if (zbd_get_zone(f, zone_idx)->has_wp)
 632                         return true;
 633
 634         return false;
 635 }
 636
 637 /*
 638  * Verify whether the file offset and size parameters are aligned with zone
 639  * boundaries. If the file offset is not aligned, align it down to the start of
 640  * the zone containing the start offset and align up the file io_size parameter.
 641  */
 642 static bool zbd_zone_align_file_sizes(struct thread_data *td,
 643                                       struct fio_file *f)
 644 {
 645         const struct fio_zone_info *z;
 646         uint64_t new_offset, new_end;
 647
 648         if (!f->zbd_info)
 649                 return true;
 650         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 651                 return true;
 652         if (!zbd_is_seq_job(f))
 653                 return true;
 654
 655         if (!td->o.zone_size) {
 656                 td->o.zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 657                 if (!td->o.zone_size) {
 658                         log_err("%s: invalid 0 zone size\n",
 659                                 f->file_name);
 660                         return false;
 661                 }
 662         } else if (td->o.zone_size != f->zbd_info->zone_size) {
 663                 log_err("%s: zonesize %llu does not match the device zone size %"PRIu64".\n",
 664                         f->file_name, td->o.zone_size,
 665                         f->zbd_info->zone_size);
 666                 return false;
 667         }
 668
 669         if (td->o.zone_skip % td->o.zone_size) {
 670                 log_err("%s: zoneskip %llu is not a multiple of the device zone size %llu.\n",
 671                         f->file_name, td->o.zone_skip,
 672                         td->o.zone_size);
 673                 return false;
 674         }
 675
 676         if (td->o.td_ddir == TD_DDIR_READ) {
 677                 z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset + f->io_size);
 678                 new_end = z->start;
 679                 if (f->file_offset + f->io_size > new_end) {
 680                         log_info("%s: rounded io_size from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 681                                  f->file_name, f->io_size,
 682                                  new_end - f->file_offset);
 683                         f->io_size = new_end - f->file_offset;
 684                 }
 685                 return true;
 686         }
 687
 688         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset);
 689         if (f->file_offset != z->start) {
 690                 new_offset = zbd_zone_end(z);
 691                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 692                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 693                                  f->file_name);
 694                         return false;
 695                 }
 696                 log_info("%s: rounded up offset from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 697                          f->file_name, f->file_offset,
 698                          new_offset);
 699                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 700                 f->file_offset = new_offset;
 701         }
 702
 703         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset + f->io_size);
 704         new_end = z->start;
 705         if (f->file_offset + f->io_size != new_end) {
 706                 if (new_end <= f->file_offset) {
 707                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 708                                  f->file_name);
 709                         return false;
 710                 }
 711                 log_info("%s: rounded down io_size from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 712                          f->file_name, f->io_size,
 713                          new_end - f->file_offset);
 714                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 715         }
 716
 717         return true;
 718 }
 719
 720 /*
 721  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 722  */
 723 static bool zbd_verify_sizes(void)
 724 {
 725         struct fio_file *f;
 726         int j;
 727
 728         for_each_td(td) {
 729                 for_each_file(td, f, j) {
 730                         if (!zbd_zone_align_file_sizes(td, f))
 731                                 return false;
 732                 }
 733         } end_for_each();
 734
 735         return true;
 736 }
 737
 738 static bool zbd_verify_bs(void)
 739 {
 740         struct fio_file *f;
 741         int j;
 742
 743         for_each_td(td) {
 744                 if (td_trim(td) &&
 745                     (td->o.min_bs[DDIR_TRIM] != td->o.max_bs[DDIR_TRIM] ||
 746                      td->o.bssplit_nr[DDIR_TRIM])) {
 747                         log_info("bsrange and bssplit are not allowed for trim with zonemode=zbd\n");
 748                         return false;
 749                 }
 750                 for_each_file(td, f, j) {
 751                         uint64_t zone_size;
 752
 753                         if (!f->zbd_info)
 754                                 continue;
 755
 756                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 757                         if (td_trim(td) && td->o.bs[DDIR_TRIM] != zone_size) {
 758                                 log_info("%s: trim block size %llu is not the zone size %"PRIu64"\n",
 759                                          f->file_name, td->o.bs[DDIR_TRIM],
 760                                          zone_size);
 761                                 return false;
 762                         }
 763                 }
 764         } end_for_each();
 765         return true;
 766 }
 767
 768 static int ilog2(uint64_t i)
 769 {
 770         int log = -1;
 771
 772         while (i) {
 773                 i >>= 1;
 774                 log++;
 775         }
 776         return log;
 777 }
 778
 779 /*
 780  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 781  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 782  */
 783 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 784 {
 785         uint32_t nr_zones;
 786         struct fio_zone_info *p;
 787         uint64_t zone_size = td->o.zone_size;
 788         uint64_t zone_capacity = td->o.zone_capacity;
 789         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 790         int i;
 791
 792         if (zone_size == 0) {
 793                 log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular file/block device with --zonemode=zbd\n\n",
 794                         f->file_name);
 795                 return 1;
 796         }
 797
 798         if (zone_size < 512) {
 799                 log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 800                         f->file_name);
 801                 return 1;
 802         }
 803
 804         if (zone_capacity == 0)
 805                 zone_capacity = zone_size;
 806
 807         if (zone_capacity > zone_size) {
 808                 log_err("%s: job parameter zonecapacity %llu is larger than zone size %llu\n",
 809                         f->file_name, td->o.zone_capacity, td->o.zone_size);
 810                 return 1;
 811         }
 812
 813         if (f->real_file_size < zone_size) {
 814                 log_err("%s: file/device size %"PRIu64" is smaller than zone size %"PRIu64"\n",
 815                         f->file_name, f->real_file_size, zone_size);
 816                 return -EINVAL;
 817         }
 818
 819         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 820         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 821                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 822         if (!zbd_info)
 823                 return -ENOMEM;
 824
 825         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 826         zbd_info->refcount = 1;
 827         p = &zbd_info->zone_info[0];
 828         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 829                 mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 830                                              PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 831                 p->start = i * zone_size;
 832                 p->wp = p->start;
 833                 p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 834                 p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
 835                 p->capacity = zone_capacity;
 836                 p->has_wp = 1;
 837         }
 838         /* a sentinel */
 839         p->start = nr_zones * zone_size;
 840
 841         f->zbd_info = zbd_info;
 842         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 843         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 844                 ilog2(zone_size) : 0;
 845         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 846         return 0;
 847 }
 848
 849 /*
 850  * Maximum number of zones to report in one operation.
 851  */
 852 #define ZBD_REPORT_MAX_ZONES    8192U
 853
 854 /*
 855  * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
 856  * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
 857  */
 858 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 859 {
 860         int nr_zones, nrz;
 861         struct zbd_zone *zones, *z;
 862         struct fio_zone_info *p;
 863         uint64_t zone_size, offset, capacity;
 864         bool same_zone_cap = true;
 865         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 866         int i, j, ret = -ENOMEM;
 867
 868         zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
 869         if (!zones)
 870                 goto out;
 871
 872         nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 873         if (nrz < 0) {
 874                 ret = nrz;
 875                 log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
 876                          f->file_name, -ret);
 877                 goto out;
 878         }
 879
 880         zone_size = zones[0].len;
 881         capacity = zones[0].capacity;
 882         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 883
 884         if (td->o.zone_size == 0) {
 885                 td->o.zone_size = zone_size;
 886         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 887                 log_err("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %"PRIu64".\n",
 888                         f->file_name, td->o.zone_size, zone_size);
 889                 ret = -EINVAL;
 890                 goto out;
 891         }
 892
 893         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %"PRIu64" KB\n",
 894                f->file_name, nr_zones, zone_size / 1024);
 895
 896         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 897                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 898         if (!zbd_info)
 899                 goto out;
 900         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 901         zbd_info->refcount = 1;
 902         p = &zbd_info->zone_info[0];
 903         for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 904                 z = &zones[0];
 905                 for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
 906                         mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 907                                                      PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 908                         p->start = z->start;
 909                         p->capacity = z->capacity;
 910                         if (capacity != z->capacity)
 911                                 same_zone_cap = false;
 912
 913                         switch (z->cond) {
 914                         case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
 915                         case ZBD_ZONE_COND_FULL:
 916                                 p->wp = p->start + p->capacity;
 917                                 break;
 918                         default:
 919                                 assert(z->start <= z->wp);
 920                                 assert(z->wp <= z->start + zone_size);
 921                                 p->wp = z->wp;
 922                                 break;
 923                         }
 924
 925                         switch (z->type) {
 926                         case ZBD_ZONE_TYPE_SWR:
 927                                 p->has_wp = 1;
 928                                 break;
 929                         default:
 930                                 p->has_wp = 0;
 931                         }
 932                         p->type = z->type;
 933                         p->cond = z->cond;
 934
 935                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 936                                 log_info("%s: invalid zone data [%d:%d]: %"PRIu64" + %"PRIu64" != %"PRIu64"\n",
 937                                          f->file_name, j, i,
 938                                          p[-1].start, zone_size, p->start);
 939                                 ret = -EINVAL;
 940                                 goto out;
 941                         }
 942                 }
 943                 z--;
 944                 offset = z->start + z->len;
 945                 if (j >= nr_zones)
 946                         break;
 947
 948                 nrz = zbd_report_zones(td, f, offset, zones,
 949                                        min((uint32_t)(nr_zones - j),
 950                                            ZBD_REPORT_MAX_ZONES));
 951                 if (nrz < 0) {
 952                         ret = nrz;
 953                         log_info("fio: report zones (offset %"PRIu64") failed for %s (%d).\n",
 954                                  offset, f->file_name, -ret);
 955                         goto out;
 956                 }
 957         }
 958
 959         /* a sentinel */
 960         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 961
 962         f->zbd_info = zbd_info;
 963         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 964         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 965                 ilog2(zone_size) : 0;
 966         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 967         f->zbd_info->max_active_zones = zbd_get_max_active_zones(td, f);
 968
 969         if (same_zone_cap)
 970                 dprint(FD_ZBD, "Zone capacity = %"PRIu64" KB\n",
 971                        capacity / 1024);
 972
 973         zbd_info = NULL;
 974         ret = 0;
 975
 976 out:
 977         sfree(zbd_info);
 978         free(zones);
 979         return ret;
 980 }
 981
 982 static int zbd_set_max_write_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 983 {
 984         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 985         unsigned int max_open_zones;
 986         int ret;
 987
 988         if (zbd->model != ZBD_HOST_MANAGED || td->o.ignore_zone_limits) {
 989                 /* Only host-managed devices have a max open limit */
 990                 zbd->max_write_zones = td->o.max_open_zones;
 991                 goto out;
 992         }
 993
 994         /* If host-managed, get the max open limit */
 995         ret = zbd_get_max_open_zones(td, f, &max_open_zones);
 996         if (ret)
 997                 return ret;
 998
 999         if (!max_open_zones) {
1000                 /* No device limit */
1001                 zbd->max_write_zones = td->o.max_open_zones;
1002         } else if (!td->o.max_open_zones) {
1003                 /* No user limit. Set limit to device limit */
1004                 zbd->max_write_zones = max_open_zones;
1005         } else if (td->o.max_open_zones <= max_open_zones) {
1006                 /* Both user limit and dev limit. User limit not too large */
1007                 zbd->max_write_zones = td->o.max_open_zones;
1008         } else {
1009                 /* Both user limit and dev limit. User limit too large */
1010                 td_verror(td, EINVAL,
1011                           "Specified --max_open_zones is too large");
1012                 log_err("Specified --max_open_zones (%d) is larger than max (%u)\n",
1013                         td->o.max_open_zones, max_open_zones);
1014                 return -EINVAL;
1015         }
1016
1017 out:
1018         /* Ensure that the limit is not larger than FIO's internal limit */
1019         if (zbd->max_write_zones > ZBD_MAX_WRITE_ZONES) {
1020                 td_verror(td, EINVAL, "'max_open_zones' value is too large");
1021                 log_err("'max_open_zones' value is larger than %u\n",
1022                         ZBD_MAX_WRITE_ZONES);
1023                 return -EINVAL;
1024         }
1025
1026         dprint(FD_ZBD, "%s: using max write zones limit: %"PRIu32"\n",
1027                f->file_name, zbd->max_write_zones);
1028
1029         return 0;
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
1034  *
1035  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
1036  */
1037 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1038 {
1039         enum zbd_zoned_model zbd_model;
1040         int ret;
1041
1042         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1043
1044         ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
1045         if (ret)
1046                 return ret;
1047
1048         switch (zbd_model) {
1049         case ZBD_HOST_AWARE:
1050         case ZBD_HOST_MANAGED:
1051                 ret = parse_zone_info(td, f);
1052                 if (ret)
1053                         return ret;
1054                 break;
1055         case ZBD_NONE:
1056                 ret = init_zone_info(td, f);
1057                 if (ret)
1058                         return ret;
1059                 break;
1060         default:
1061                 td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
1062                 log_err("Unsupported zoned model\n");
1063                 return -EINVAL;
1064         }
1065
1066         assert(f->zbd_info);
1067         f->zbd_info->model = zbd_model;
1068
1069         ret = zbd_set_max_write_zones(td, f);
1070         if (ret) {
1071                 zbd_free_zone_info(f);
1072                 return ret;
1073         }
1074
1075         return 0;
1076 }
1077
1078 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
1079 {
1080         uint32_t refcount;
1081
1082         assert(f->zbd_info);
1083
1084         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1085         refcount = --f->zbd_info->refcount;
1086         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1087
1088         assert((int32_t)refcount >= 0);
1089         if (refcount == 0)
1090                 sfree(f->zbd_info);
1091         f->zbd_info = NULL;
1092 }
1093
1094 /*
1095  * Initialize f->zbd_info.
1096  *
1097  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
1098  *
1099  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
1100  * fio fork() call.
1101  */
1102 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
1103 {
1104         struct fio_file *f2;
1105         int j, ret;
1106
1107         for_each_td(td2) {
1108                 for_each_file(td2, f2, j) {
1109                         if (td2 == td && f2 == file)
1110                                 continue;
1111                         if (!f2->zbd_info ||
1112                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
1113                                 continue;
1114                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
1115                         file->zbd_info->refcount++;
1116                         return 0;
1117                 }
1118         } end_for_each();
1119
1120         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
1121         if (ret < 0)
1122                 td_verror(td, -ret, "zbd_create_zone_info() failed");
1123
1124         return ret;
1125 }
1126
1127 int zbd_init_files(struct thread_data *td)
1128 {
1129         struct fio_file *f;
1130         int i;
1131
1132         for_each_file(td, f, i) {
1133                 if (zbd_init_zone_info(td, f))
1134                         return 1;
1135         }
1136
1137         return 0;
1138 }
1139
1140 void zbd_recalc_options_with_zone_granularity(struct thread_data *td)
1141 {
1142         struct fio_file *f;
1143         int i;
1144
1145         for_each_file(td, f, i) {
1146                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1147                 uint64_t zone_size;
1148
1149                 /* zonemode=strided doesn't get per-file zone size. */
1150                 zone_size = zbd ? zbd->zone_size : td->o.zone_size;
1151                 if (zone_size == 0)
1152                         continue;
1153
1154                 if (td->o.size_nz > 0)
1155                         td->o.size = td->o.size_nz * zone_size;
1156                 if (td->o.io_size_nz > 0)
1157                         td->o.io_size = td->o.io_size_nz * zone_size;
1158                 if (td->o.start_offset_nz > 0)
1159                         td->o.start_offset = td->o.start_offset_nz * zone_size;
1160                 if (td->o.offset_increment_nz > 0)
1161                         td->o.offset_increment =
1162                                 td->o.offset_increment_nz * zone_size;
1163                 if (td->o.zone_skip_nz > 0)
1164                         td->o.zone_skip = td->o.zone_skip_nz * zone_size;
1165         }
1166 }
1167
1168 static uint64_t zbd_verify_and_set_vdb(struct thread_data *td,
1169                                        const struct fio_file *f)
1170 {
1171         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
1172         uint64_t wp_vdb = 0;
1173         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1174
1175         assert(td->runstate < TD_RUNNING);
1176         assert(zbdi);
1177
1178         if (!accounting_vdb(td, f))
1179                 return 0;
1180
1181         /*
1182          * Ensure that the I/O range includes one or more sequential zones so
1183          * that f->min_zone and f->max_zone have different values.
1184          */
1185         if (!zbd_is_seq_job(f))
1186                 return 0;
1187
1188         if (zbdi->write_min_zone != zbdi->write_max_zone) {
1189                 if (zbdi->write_min_zone != f->min_zone ||
1190                     zbdi->write_max_zone != f->max_zone) {
1191                         td_verror(td, EINVAL,
1192                                   "multi-jobs with different write ranges are "
1193                                   "not supported with zone_reset_threshold");
1194                         log_err("multi-jobs with different write ranges are "
1195                                 "not supported with zone_reset_threshold\n");
1196                 }
1197                 return 0;
1198         }
1199
1200         zbdi->write_min_zone = f->min_zone;
1201         zbdi->write_max_zone = f->max_zone;
1202
1203         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1204         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1205         for (z = zb; z < ze; z++)
1206                 if (z->has_wp)
1207                         wp_vdb += z->wp - z->start;
1208
1209         zbdi->wp_valid_data_bytes = wp_vdb;
1210
1211         return wp_vdb;
1212 }
1213
1214 int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
1215 {
1216         struct fio_file *f;
1217         int i;
1218
1219         if (!zbd_using_direct_io()) {
1220                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
1221                 return 1;
1222         }
1223
1224         if (!zbd_verify_sizes())
1225                 return 1;
1226
1227         if (!zbd_verify_bs())
1228                 return 1;
1229
1230         if (td->o.experimental_verify) {
1231                 log_err("zonemode=zbd does not support experimental verify\n");
1232                 return 1;
1233         }
1234
1235         for_each_file(td, f, i) {
1236                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1237                 struct fio_zone_info *z;
1238                 int zi;
1239                 uint64_t vdb;
1240
1241                 assert(zbd);
1242
1243                 f->min_zone = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
1244                 f->max_zone =
1245                         zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
1246
1247                 vdb = zbd_verify_and_set_vdb(td, f);
1248
1249                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): valid data bytes = %" PRIu64 "\n",
1250                        __func__, f->file_name, vdb);
1251
1252                 /*
1253                  * When all zones in the I/O range are conventional, io_size
1254                  * can be smaller than zone size, making min_zone the same
1255                  * as max_zone. This is why the assert below needs to be made
1256                  * conditional.
1257                  */
1258                 if (zbd_is_seq_job(f))
1259                         assert(f->min_zone < f->max_zone);
1260
1261                 if (td->o.max_open_zones > 0 &&
1262                     zbd->max_write_zones != td->o.max_open_zones) {
1263                         log_err("Different 'max_open_zones' values\n");
1264                         return 1;
1265                 }
1266
1267                 /*
1268                  * The per job max open zones limit cannot be used without a
1269                  * global max open zones limit. (As the tracking of open zones
1270                  * is disabled when there is no global max open zones limit.)
1271                  */
1272                 if (td->o.job_max_open_zones && !zbd->max_write_zones) {
1273                         log_err("'job_max_open_zones' cannot be used without a global open zones limit\n");
1274                         return 1;
1275                 }
1276
1277                 /*
1278                  * zbd->max_write_zones is the global limit shared for all jobs
1279                  * that target the same zoned block device. Force sync the per
1280                  * thread global limit with the actual global limit. (The real
1281                  * per thread/job limit is stored in td->o.job_max_open_zones).
1282                  */
1283                 td->o.max_open_zones = zbd->max_write_zones;
1284
1285                 for (zi = f->min_zone; zi < f->max_zone; zi++) {
1286                         z = &zbd->zone_info[zi];
1287                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_IMP_OPEN &&
1288                             z->cond != ZBD_ZONE_COND_EXP_OPEN &&
1289                             z->cond != ZBD_ZONE_COND_CLOSED)
1290                                 continue;
1291                         if (!zbd->max_active_zones &&
1292                             z->cond == ZBD_ZONE_COND_CLOSED)
1293                                 continue;
1294                         if (__zbd_write_zone_get(td, f, z))
1295                                 continue;
1296                         /*
1297                          * If the number of open zones exceeds specified limits,
1298                          * error out.
1299                          */
1300                         log_err("Number of open zones exceeds max_open_zones limit\n");
1301                         return 1;
1302                 }
1303         }
1304
1305         return 0;
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
1310  * zone reset.
1311  */
1312 static void _zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1313                                  const struct fio_file *f)
1314 {
1315         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
1316
1317         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
1318                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
1319 }
1320
1321 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1322                                 const struct fio_file *f)
1323 {
1324         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1325         _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1326         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1327 }
1328
1329 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1330                                         const struct fio_file *f)
1331 {
1332         uint32_t write_cnt = 0;
1333
1334         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1335         assert(f->zbd_info->write_cnt);
1336         if (f->zbd_info->write_cnt)
1337                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
1338         if (write_cnt == 0)
1339                 _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1340         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1341
1342         return write_cnt == 0;
1343 }
1344
1345 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1346 {
1347         struct fio_zone_info *zb, *ze;
1348         bool verify_data_left = false;
1349
1350         if (!f->zbd_info || !td_write(td))
1351                 return;
1352
1353         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1354         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1355
1356         /*
1357          * If data verification is enabled reset the affected zones before
1358          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
1359          * writing data, which causes data loss.
1360          */
1361         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1362                 verify_data_left = td->runstate == TD_VERIFYING ||
1363                         td->io_hist_len || td->verify_batch;
1364                 if (td->io_hist_len && td->o.verify_backlog)
1365                         verify_data_left =
1366                                 td->io_hist_len % td->o.verify_backlog;
1367                 if (!verify_data_left)
1368                         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze);
1369         }
1370
1371         zbd_reset_write_cnt(td, f);
1372 }
1373
1374 /* Return random zone index for one of the write target zones. */
1375 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
1376                                      const struct io_u *io_u)
1377 {
1378         return (io_u->offset - f->file_offset) *
1379                 f->zbd_info->num_write_zones / f->io_size;
1380 }
1381
1382 static bool any_io_in_flight(void)
1383 {
1384         for_each_td(td) {
1385                 if (td->io_u_in_flight)
1386                         return true;
1387         } end_for_each();
1388
1389         return false;
1390 }
1391
1392 /*
1393  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to a zone such that
1394  * in write target zones array. Add a zone to or remove a zone from the lsit if
1395  * necessary. The write target zone is searched across sequential zones.
1396  * This algorithm can only work correctly if all write pointers are
1397  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
1398  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
1399  */
1400 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_write_zone(struct thread_data *td,
1401                                                        struct io_u *io_u)
1402 {
1403         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1404         struct fio_file *f = io_u->file;
1405         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1406         struct fio_zone_info *z;
1407         unsigned int write_zone_idx = -1;
1408         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
1409         int i;
1410         bool wait_zone_write;
1411         bool in_flight;
1412         bool should_retry = true;
1413
1414         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1415
1416         if (zbdi->max_write_zones || td->o.job_max_open_zones) {
1417                 /*
1418                  * This statement accesses zbdi->write_zones[] on purpose
1419                  * without locking.
1420                  */
1421                 zone_idx = zbdi->write_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
1422         } else {
1423                 zone_idx = zbd_offset_to_zone_idx(f, io_u->offset);
1424         }
1425         if (zone_idx < f->min_zone)
1426                 zone_idx = f->min_zone;
1427         else if (zone_idx >= f->max_zone)
1428                 zone_idx = f->max_zone - 1;
1429
1430         dprint(FD_ZBD,
1431                "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
1432                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
1433
1434         /*
1435          * Since z->mutex is the outer lock and zbdi->mutex the inner
1436          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
1437          * has changed after 'z' has been assigned and before zbdi->mutex
1438          * has been obtained. Hence the loop.
1439          */
1440         for (;;) {
1441                 uint32_t tmp_idx;
1442
1443                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1444                 if (z->has_wp)
1445                         zone_lock(td, f, z);
1446
1447                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1448
1449                 if (z->has_wp) {
1450                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1451                             zbdi->max_write_zones == 0 &&
1452                             td->o.job_max_open_zones == 0)
1453                                 goto examine_zone;
1454                         if (zbdi->num_write_zones == 0) {
1455                                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zone is write target\n",
1456                                        __func__, f->file_name);
1457                                 goto choose_other_zone;
1458                         }
1459                 }
1460
1461                 /*
1462                  * Array of write target zones is per-device, shared across all
1463                  * threads. Start with quasi-random candidate zone. Ignore
1464                  * zones which don't belong to thread's offset/size area.
1465                  */
1466                 write_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1467                 assert(!write_zone_idx ||
1468                        write_zone_idx < zbdi->num_write_zones);
1469                 tmp_idx = write_zone_idx;
1470
1471                 for (i = 0; i < zbdi->num_write_zones; i++) {
1472                         uint32_t tmpz;
1473
1474                         if (tmp_idx >= zbdi->num_write_zones)
1475                                 tmp_idx = 0;
1476                         tmpz = zbdi->write_zones[tmp_idx];
1477                         if (f->min_zone <= tmpz && tmpz < f->max_zone) {
1478                                 write_zone_idx = tmp_idx;
1479                                 goto found_candidate_zone;
1480                         }
1481
1482                         tmp_idx++;
1483                 }
1484
1485                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1486                         __func__, f->file_name);
1487
1488                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1489
1490                 if (z->has_wp)
1491                         zone_unlock(z);
1492
1493                 return NULL;
1494
1495 found_candidate_zone:
1496                 new_zone_idx = zbdi->write_zones[write_zone_idx];
1497                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1498                         break;
1499                 zone_idx = new_zone_idx;
1500
1501                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1502
1503                 if (z->has_wp)
1504                         zone_unlock(z);
1505         }
1506
1507         /* Both z->mutex and zbdi->mutex are held. */
1508
1509 examine_zone:
1510         if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs) {
1511                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1512                 goto out;
1513         }
1514
1515 choose_other_zone:
1516         /* Check if number of write target zones reaches one of limits. */
1517         wait_zone_write =
1518                 zbdi->num_write_zones == f->max_zone - f->min_zone ||
1519                 (zbdi->max_write_zones &&
1520                  zbdi->num_write_zones == zbdi->max_write_zones) ||
1521                 (td->o.job_max_open_zones &&
1522                  td->num_write_zones == td->o.job_max_open_zones);
1523
1524         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1525
1526         /* Only z->mutex is held. */
1527
1528         /*
1529          * When number of write target zones reaches to one of limits, wait for
1530          * zone write completion to one of them before trying a new zone.
1531          */
1532         if (wait_zone_write) {
1533                 dprint(FD_ZBD,
1534                        "%s(%s): quiesce to remove a zone from write target zones array\n",
1535                        __func__, f->file_name);
1536                 io_u_quiesce(td);
1537         }
1538
1539 retry:
1540         /* Zone 'z' is full, so try to choose a new zone. */
1541         for (i = f->io_size / zbdi->zone_size; i > 0; i--) {
1542                 zone_idx++;
1543                 if (z->has_wp)
1544                         zone_unlock(z);
1545                 z++;
1546                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1547                         /* Wrap-around. */
1548                         zone_idx = f->min_zone;
1549                         z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1550                 }
1551                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1552                 if (!z->has_wp)
1553                         continue;
1554                 zone_lock(td, f, z);
1555                 if (z->write)
1556                         continue;
1557                 if (zbd_write_zone_get(td, f, z))
1558                         goto out;
1559         }
1560
1561         /* Only z->mutex is held. */
1562
1563         /* Check whether the write fits in any of the write target zones. */
1564         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1565         for (i = 0; i < zbdi->num_write_zones; i++) {
1566                 zone_idx = zbdi->write_zones[i];
1567                 if (zone_idx < f->min_zone || zone_idx >= f->max_zone)
1568                         continue;
1569                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1570                 zone_unlock(z);
1571
1572                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1573
1574                 zone_lock(td, f, z);
1575                 if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs)
1576                         goto out;
1577                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1578         }
1579
1580         /*
1581          * When any I/O is in-flight or when all I/Os in-flight get completed,
1582          * the I/Os might have removed zones from the write target array then
1583          * retry the steps to choose a zone. Before retry, call io_u_quiesce()
1584          * to complete in-flight writes.
1585          */
1586         in_flight = any_io_in_flight();
1587         if (in_flight || should_retry) {
1588                 dprint(FD_ZBD,
1589                        "%s(%s): wait zone write and retry write target zone selection\n",
1590                        __func__, f->file_name);
1591                 should_retry = in_flight;
1592                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1593                 zone_unlock(z);
1594                 io_u_quiesce(td);
1595                 zone_lock(td, f, z);
1596                 goto retry;
1597         }
1598
1599         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1600
1601         zone_unlock(z);
1602
1603         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not choose another write zone\n",
1604                __func__, f->file_name);
1605
1606         return NULL;
1607
1608 out:
1609         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n",
1610                __func__, f->file_name, zone_idx);
1611
1612         io_u->offset = z->start;
1613         assert(z->has_wp);
1614         assert(z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1615
1616         return z;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * Find another zone which has @min_bytes of readable data. Search in zones
1621  * @zb + 1 .. @zl. For random workload, also search in zones @zb - 1 .. @zf.
1622  *
1623  * Either returns NULL or returns a zone pointer. When the zone has write
1624  * pointer, hold the mutex for the zone.
1625  */
1626 static struct fio_zone_info *
1627 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, uint64_t min_bytes,
1628               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1629 {
1630         struct fio_file *f = io_u->file;
1631         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1632         const struct fio_zone_info *const zf = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1633
1634         /*
1635          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1636          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1637          */
1638         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1639                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1640                         if (z1->has_wp)
1641                                 zone_lock(td, f, z1);
1642                         if (z1->start + min_bytes <= z1->wp)
1643                                 return z1;
1644                         if (z1->has_wp)
1645                                 zone_unlock(z1);
1646                 } else if (!td_random(td)) {
1647                         break;
1648                 }
1649
1650                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1651                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1652                         if (z2->has_wp)
1653                                 zone_lock(td, f, z2);
1654                         if (z2->start + min_bytes <= z2->wp)
1655                                 return z2;
1656                         if (z2->has_wp)
1657                                 zone_unlock(z2);
1658                 }
1659         }
1660
1661         dprint(FD_ZBD,
1662                "%s: no zone has %"PRIu64" bytes of readable data\n",
1663                f->file_name, min_bytes);
1664
1665         return NULL;
1666 }
1667
1668 /**
1669  * zbd_end_zone_io - update zone status at command completion
1670  * @io_u: I/O unit
1671  * @z: zone info pointer
1672  *
1673  * If the write command made the zone full, remove it from the write target
1674  * zones array.
1675  *
1676  * The caller must hold z->mutex.
1677  */
1678 static void zbd_end_zone_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
1679                             struct fio_zone_info *z)
1680 {
1681         const struct fio_file *f = io_u->file;
1682
1683         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE &&
1684             io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1685                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1686                 zbd_write_zone_put(td, f, z);
1687                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1688         }
1689 }
1690
1691 /**
1692  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1693  * @io_u: I/O unit
1694  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1695  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1696  *
1697  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1698  * target zone.
1699  */
1700 static void zbd_queue_io(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int q,
1701                          bool success)
1702 {
1703         const struct fio_file *f = io_u->file;
1704         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1705         struct fio_zone_info *z;
1706         uint64_t zone_end;
1707
1708         assert(zbd_info);
1709
1710         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1711         assert(z->has_wp);
1712
1713         if (!success)
1714                 goto unlock;
1715
1716         dprint(FD_ZBD,
1717                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1718                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1719
1720         switch (io_u->ddir) {
1721         case DDIR_WRITE:
1722                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1723                                zbd_zone_capacity_end(z));
1724
1725                 /*
1726                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1727                  * have occurred.
1728                  */
1729                 if (accounting_vdb(td, f) && z->wp <= zone_end) {
1730                         pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1731                         zbd_info->wp_valid_data_bytes += zone_end - z->wp;
1732                         pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1733                 }
1734                 z->wp = zone_end;
1735                 break;
1736         default:
1737                 break;
1738         }
1739
1740         if (q == FIO_Q_COMPLETED && !io_u->error)
1741                 zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1742
1743 unlock:
1744         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1745                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1746                 zone_unlock(z);
1747                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1748         }
1749 }
1750
1751 /**
1752  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1753  * @io_u: I/O unit
1754  */
1755 static void zbd_put_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
1756 {
1757         const struct fio_file *f = io_u->file;
1758         struct fio_zone_info *z;
1759
1760         assert(f->zbd_info);
1761
1762         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1763         assert(z->has_wp);
1764
1765         dprint(FD_ZBD,
1766                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1767                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1768
1769         zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1770
1771         zone_unlock(z);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Windows and MacOS do not define this.
1776  */
1777 #ifndef EREMOTEIO
1778 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1779 #endif
1780
1781 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1782 {
1783         switch (error_code) {
1784         case EIO:
1785         case EREMOTEIO:
1786                 return true;
1787         }
1788         return false;
1789 }
1790
1791 /**
1792  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1793  * @td: FIO thread data.
1794  * @io_u: FIO I/O unit.
1795  *
1796  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1797  * no more IO can be performed in the current zone.
1798  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1799  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1800  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1801  * This applies only to read and write operations.
1802  */
1803 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1804 {
1805         struct fio_file *f = io_u->file;
1806         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1807         struct fio_zone_info *z;
1808
1809         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1810         assert(td->o.zone_size);
1811         assert(f->zbd_info);
1812
1813         z = zbd_offset_to_zone(f, f->last_pos[ddir]);
1814
1815         /*
1816          * When the zone capacity is smaller than the zone size and the I/O is
1817          * sequential write, skip to zone end if the latest position is at the
1818          * zone capacity limit.
1819          */
1820         if (z->capacity < f->zbd_info->zone_size &&
1821             !td_random(td) && ddir == DDIR_WRITE &&
1822             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1823                 dprint(FD_ZBD,
1824                        "%s: Jump from zone capacity limit to zone end:"
1825                        " (%"PRIu64" -> %"PRIu64") for zone %u (%"PRIu64")\n",
1826                        f->file_name, f->last_pos[ddir],
1827                        zbd_zone_end(z), zbd_zone_idx(f, z), z->capacity);
1828                 td->io_skip_bytes += zbd_zone_end(z) - f->last_pos[ddir];
1829                 f->last_pos[ddir] = zbd_zone_end(z);
1830         }
1831
1832         /*
1833          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1834          */
1835         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1836                 return;
1837
1838         /*
1839          * It is time to switch to a new zone if:
1840          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1841          * - The last position reached the end of the current zone.
1842          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1843          *   reached the zone write pointer.
1844          */
1845         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1846             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_end(z) ||
1847             (ddir == DDIR_READ &&
1848              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1849                 /*
1850                  * Skip zones.
1851                  */
1852                 td->zone_bytes = 0;
1853                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1854
1855                 /*
1856                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1857                  */
1858                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1859                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1860
1861                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1862                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1863         }
1864 }
1865
1866 /**
1867  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonemode=zbd.
1868  *
1869  * @td: FIO thread data.
1870  * @io_u: FIO I/O unit.
1871  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1872  *
1873  * Return adjusted I/O direction.
1874  */
1875 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1876                               enum fio_ddir ddir)
1877 {
1878         /*
1879          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1880          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1881          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1882          * write to make sure data to read exists.
1883          */
1884         assert(io_u->file->zbd_info);
1885         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1886                 return ddir;
1887
1888         if (io_u->file->last_start[DDIR_WRITE] != -1ULL ||
1889             td->o.read_beyond_wp || td->o.rwmix[DDIR_WRITE] == 0)
1890                 return DDIR_READ;
1891
1892         return DDIR_WRITE;
1893 }
1894
1895 /**
1896  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1897  * @td: FIO thread data.
1898  * @io_u: FIO I/O unit.
1899  *
1900  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1901  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1902  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1903  */
1904 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1905 {
1906         struct fio_file *f = io_u->file;
1907         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1908         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1909         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1910         uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1911         uint64_t new_len;
1912         int64_t range;
1913
1914         assert(zbdi);
1915         assert(min_bs);
1916         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1917         assert(io_u->buflen);
1918
1919         zb = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1920         orig_zb = zb;
1921
1922         if (!zb->has_wp) {
1923                 /* Accept non-write I/Os for conventional zones. */
1924                 if (io_u->ddir != DDIR_WRITE)
1925                         return io_u_accept;
1926
1927                 /*
1928                  * Make sure that writes to conventional zones
1929                  * don't cross over to any sequential zones.
1930                  */
1931                 if (!(zb + 1)->has_wp ||
1932                     io_u->offset + io_u->buflen <= (zb + 1)->start)
1933                         return io_u_accept;
1934
1935                 if (io_u->offset + min_bs > (zb + 1)->start) {
1936                         dprint(FD_IO,
1937                                "%s: off=%llu + min_bs=%"PRIu64" > next zone %"PRIu64"\n",
1938                                f->file_name, io_u->offset,
1939                                min_bs, (zb + 1)->start);
1940                         io_u->offset =
1941                                 zb->start + (zb + 1)->start - io_u->offset;
1942                         new_len = min(io_u->buflen,
1943                                       (zb + 1)->start - io_u->offset);
1944                 } else {
1945                         new_len = (zb + 1)->start - io_u->offset;
1946                 }
1947
1948                 io_u->buflen = new_len / min_bs * min_bs;
1949
1950                 return io_u_accept;
1951         }
1952
1953         /*
1954          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1955          * is enabled.
1956          */
1957         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1958             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1959                 return io_u_accept;
1960
1961         zone_lock(td, f, zb);
1962
1963         switch (io_u->ddir) {
1964         case DDIR_READ:
1965                 if (td->runstate == TD_VERIFYING && td_write(td))
1966                         goto accept;
1967
1968                 /*
1969                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1970                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1971                  * the I/O.
1972                  */
1973                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1974                         zb->wp - zb->start : 0;
1975                 if (range < min_bs ||
1976                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1977                         zone_unlock(zb);
1978                         zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1979                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, min_bs, zb, zl);
1980                         if (!zb) {
1981                                 dprint(FD_ZBD,
1982                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1983                                        f->file_name, io_u->offset,
1984                                        io_u->buflen);
1985                                 goto eof;
1986                         }
1987                         /*
1988                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1989                          * least min_bs.
1990                          */
1991                         range = zb->wp - zb->start;
1992                         assert(range >= min_bs);
1993
1994                         if (!td_random(td))
1995                                 io_u->offset = zb->start;
1996                 }
1997
1998                 /*
1999                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
2000                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
2001                  */
2002                 if (range <= io_u->buflen)
2003                         io_u->offset = zb->start;
2004                 else if (td_random(td))
2005                         io_u->offset = zb->start +
2006                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
2007                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
2008
2009                 /*
2010                  * When zbd_find_zone() returns a conventional zone,
2011                  * we can simply accept the new i/o offset here.
2012                  */
2013                 if (!zb->has_wp)
2014                         return io_u_accept;
2015
2016                 /*
2017                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
2018                  */
2019                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2020                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
2021                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2022                 if (new_len < io_u->buflen) {
2023                         io_u->buflen = new_len;
2024                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2025                                orig_len, io_u->buflen);
2026                 }
2027
2028                 assert(zb->start <= io_u->offset);
2029                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
2030
2031                 goto accept;
2032
2033         case DDIR_WRITE:
2034                 if (io_u->buflen > zbdi->zone_size) {
2035                         td_verror(td, EINVAL, "I/O buflen exceeds zone size");
2036                         dprint(FD_IO,
2037                                "%s: I/O buflen %llu exceeds zone size %"PRIu64"\n",
2038                                f->file_name, io_u->buflen, zbdi->zone_size);
2039                         goto eof;
2040                 }
2041
2042 retry:
2043                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
2044                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs) {
2045                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
2046                         zbd_write_zone_put(td, f, zb);
2047                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
2048                         dprint(FD_ZBD,
2049                                "%s: finish zone %d\n",
2050                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb));
2051                         io_u_quiesce(td);
2052                         zbd_finish_zone(td, f, zb);
2053                         if (zbd_zone_idx(f, zb) + 1 >= f->max_zone) {
2054                                 if (!td_random(td))
2055                                         goto eof;
2056                         }
2057                         zone_unlock(zb);
2058
2059                         /* Find the next write pointer zone */
2060                         do {
2061                                 zb++;
2062                                 if (zbd_zone_idx(f, zb) >= f->max_zone)
2063                                         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
2064                         } while (!zb->has_wp);
2065
2066                         zone_lock(td, f, zb);
2067                 }
2068
2069                 if (!zbd_write_zone_get(td, f, zb)) {
2070                         zone_unlock(zb);
2071                         zb = zbd_convert_to_write_zone(td, io_u);
2072                         if (!zb) {
2073                                 dprint(FD_IO, "%s: can't convert to write target zone",
2074                                        f->file_name);
2075                                 goto eof;
2076                         }
2077                 }
2078
2079                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
2080                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs)
2081                         goto retry;
2082
2083                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
2084                 if (td->o.zrf.u.f) {
2085                         if (zbdi->wp_valid_data_bytes >=
2086                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
2087                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f))
2088                                 zb->reset_zone = 1;
2089                 }
2090
2091                 /* Reset the zone pointer if necessary */
2092                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
2093                         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
2094                                 /*
2095                                  * Unset io-u->file to tell get_next_verify()
2096                                  * that this IO is not requeue.
2097                                  */
2098                                 io_u->file = NULL;
2099                                 if (!get_next_verify(td, io_u)) {
2100                                         zone_unlock(zb);
2101                                         return io_u_accept;
2102                                 }
2103                                 io_u->file = f;
2104                         }
2105
2106                         /*
2107                          * Since previous write requests may have been submitted
2108                          * asynchronously and since we will submit the zone
2109                          * reset synchronously, wait until previously submitted
2110                          * write requests have completed before issuing a
2111                          * zone reset.
2112                          */
2113                         io_u_quiesce(td);
2114                         zb->reset_zone = 0;
2115                         if (__zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
2116                                 goto eof;
2117
2118                         if (zb->capacity < min_bs) {
2119                                 td_verror(td, EINVAL, "ZCAP is less min_bs");
2120                                 log_err("zone capacity %"PRIu64" smaller than minimum block size %"PRIu64"\n",
2121                                         zb->capacity, min_bs);
2122                                 goto eof;
2123                         }
2124                 }
2125
2126                 /* Make writes occur at the write pointer */
2127                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
2128                 io_u->offset = zb->wp;
2129                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
2130                         td_verror(td, EINVAL, "invalid WP value");
2131                         dprint(FD_ZBD, "%s: dropped request with offset %llu\n",
2132                                f->file_name, io_u->offset);
2133                         goto eof;
2134                 }
2135
2136                 /*
2137                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
2138                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
2139                  * small.
2140                  */
2141                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2142                               zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset);
2143                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2144                 if (new_len == io_u->buflen)
2145                         goto accept;
2146                 if (new_len >= min_bs) {
2147                         io_u->buflen = new_len;
2148                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2149                                orig_len, io_u->buflen);
2150                         goto accept;
2151                 }
2152
2153                 td_verror(td, EIO, "zone remainder too small");
2154                 log_err("zone remainder %lld smaller than min block size %"PRIu64"\n",
2155                         (zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset), min_bs);
2156
2157                 goto eof;
2158
2159         case DDIR_TRIM:
2160                 /* Check random trim targets a non-empty zone */
2161                 if (!td_random(td) || zb->wp > zb->start)
2162                         goto accept;
2163
2164                 /* Find out a non-empty zone to trim */
2165                 zone_unlock(zb);
2166                 zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
2167                 zb = zbd_find_zone(td, io_u, 1, zb, zl);
2168                 if (zb) {
2169                         io_u->offset = zb->start;
2170                         dprint(FD_ZBD, "%s: found new zone(%lld) for trim\n",
2171                                f->file_name, io_u->offset);
2172                         goto accept;
2173                 }
2174
2175                 goto eof;
2176
2177         case DDIR_SYNC:
2178                 /* fall-through */
2179         case DDIR_DATASYNC:
2180         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
2181         case DDIR_WAIT:
2182         case DDIR_LAST:
2183         case DDIR_INVAL:
2184         case DDIR_TIMEOUT:
2185                 goto accept;
2186         }
2187
2188         assert(false);
2189
2190 accept:
2191         assert(zb->has_wp);
2192         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
2193         assert(!io_u->zbd_queue_io);
2194         assert(!io_u->zbd_put_io);
2195
2196         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
2197         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
2198
2199         /*
2200          * Since we return with the zone lock still held,
2201          * add an annotation to let Coverity know that it
2202          * is intentional.
2203          */
2204         /* coverity[missing_unlock] */
2205
2206         return io_u_accept;
2207
2208 eof:
2209         if (zb && zb->has_wp)
2210                 zone_unlock(zb);
2211
2212         return io_u_eof;
2213 }
2214
2215 /* Return a string with ZBD statistics */
2216 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
2217 {
2218         char *res;
2219
2220         if (asprintf(&res, "; %"PRIu64" zone resets", ts->nr_zone_resets) < 0)
2221                 return NULL;
2222         return res;
2223 }
2224
2225 /**
2226  * zbd_do_io_u_trim - If reset zone is applicable, do reset zone instead of trim
2227  *
2228  * @td: FIO thread data.
2229  * @io_u: FIO I/O unit.
2230  *
2231  * It is assumed that z->mutex is already locked.
2232  * Return io_u_completed when reset zone succeeds. Return 0 when the target zone
2233  * does not have write pointer. On error, return negative errno.
2234  */
2235 int zbd_do_io_u_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2236 {
2237         struct fio_file *f = io_u->file;
2238         struct fio_zone_info *z;
2239         int ret;
2240
2241         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
2242         if (!z->has_wp)
2243                 return 0;
2244
2245         if (io_u->offset != z->start) {
2246                 log_err("Trim offset not at zone start (%lld)\n",
2247                         io_u->offset);
2248                 return -EINVAL;
2249         }
2250
2251         ret = zbd_reset_zone((struct thread_data *)td, f, z);
2252         if (ret < 0)
2253                 return ret;
2254
2255         return io_u_completed;
2256 }
2257
2258 void zbd_log_err(const struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
2259 {
2260         const struct fio_file *f = io_u->file;
2261
2262         if (td->o.zone_mode != ZONE_MODE_ZBD)
2263                 return;
2264
2265         if (io_u->error == EOVERFLOW)
2266                 log_err("%s: Exceeded max_active_zones limit. Check conditions of zones out of I/O ranges.\n",
2267                         f->file_name);
2268 }