zbd.c

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