zbd.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2018 Western Digital Corporation or its affiliates.
   3  *
   4  * This file is released under the GPL.
   5  */
   6
   7 #include <errno.h>
   8 #include <string.h>
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <fcntl.h>
  11 #include <sys/stat.h>
  12 #include <unistd.h>
  13
  14 #include "os/os.h"
  15 #include "file.h"
  16 #include "fio.h"
  17 #include "lib/pow2.h"
  18 #include "log.h"
  19 #include "oslib/asprintf.h"
  20 #include "smalloc.h"
  21 #include "verify.h"
  22 #include "pshared.h"
  23 #include "zbd.h"
  24
  25 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
  26 {
  27         return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
  28 }
  29
  30 static inline unsigned int zbd_zone_idx(const struct fio_file *f,
  31                                         struct fio_zone_info *zone)
  32 {
  33         return zone - f->zbd_info->zone_info;
  34 }
  35
  36 /**
  37  * zbd_offset_to_zone_idx - convert an offset into a zone number
  38  * @f: file pointer.
  39  * @offset: offset in bytes. If this offset is in the first zone_size bytes
  40  *          past the disk size then the index of the sentinel is returned.
  41  */
  42 static unsigned int zbd_offset_to_zone_idx(const struct fio_file *f,
  43                                            uint64_t offset)
  44 {
  45         uint32_t zone_idx;
  46
  47         if (f->zbd_info->zone_size_log2 > 0)
  48                 zone_idx = offset >> f->zbd_info->zone_size_log2;
  49         else
  50                 zone_idx = offset / f->zbd_info->zone_size;
  51
  52         return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
  53 }
  54
  55 /**
  56  * zbd_zone_end - Return zone end location
  57  * @z: zone info pointer.
  58  */
  59 static inline uint64_t zbd_zone_end(const struct fio_zone_info *z)
  60 {
  61         return (z+1)->start;
  62 }
  63
  64 /**
  65  * zbd_zone_capacity_end - Return zone capacity limit end location
  66  * @z: zone info pointer.
  67  */
  68 static inline uint64_t zbd_zone_capacity_end(const struct fio_zone_info *z)
  69 {
  70         return z->start + z->capacity;
  71 }
  72
  73 /**
  74  * zbd_zone_remainder - Return the number of bytes that are still available for
  75  *                      writing before the zone gets full
  76  * @z: zone info pointer.
  77  */
  78 static inline uint64_t zbd_zone_remainder(struct fio_zone_info *z)
  79 {
  80         if (z->wp >= zbd_zone_capacity_end(z))
  81                 return 0;
  82
  83         return zbd_zone_capacity_end(z) - z->wp;
  84 }
  85
  86 /**
  87  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
  88  * @f: file pointer.
  89  * @z: zone info pointer.
  90  * @required: minimum number of bytes that must remain in a zone.
  91  *
  92  * The caller must hold z->mutex.
  93  */
  94 static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
  95                           uint64_t required)
  96 {
  97         assert((required & 511) == 0);
  98
  99         return z->has_wp && required > zbd_zone_remainder(z);
 100 }
 101
 102 static void zone_lock(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 103                       struct fio_zone_info *z)
 104 {
 105         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 106         uint32_t nz = z - zbd->zone_info;
 107
 108         /* A thread should never lock zones outside its working area. */
 109         assert(f->min_zone <= nz && nz < f->max_zone);
 110
 111         assert(z->has_wp);
 112
 113         /*
 114          * Lock the io_u target zone. The zone will be unlocked if io_u offset
 115          * is changed or when io_u completes and zbd_put_io() executed.
 116          * To avoid multiple jobs doing asynchronous I/Os from deadlocking each
 117          * other waiting for zone locks when building an io_u batch, first
 118          * only trylock the zone. If the zone is already locked by another job,
 119          * process the currently queued I/Os so that I/O progress is made and
 120          * zones unlocked.
 121          */
 122         if (pthread_mutex_trylock(&z->mutex) != 0) {
 123                 if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
 124                         io_u_quiesce(td);
 125                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 126         }
 127 }
 128
 129 static inline void zone_unlock(struct fio_zone_info *z)
 130 {
 131         int ret;
 132
 133         assert(z->has_wp);
 134         ret = pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 135         assert(!ret);
 136 }
 137
 138 static inline struct fio_zone_info *zbd_get_zone(const struct fio_file *f,
 139                                                  unsigned int zone_idx)
 140 {
 141         return &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 142 }
 143
 144 static inline struct fio_zone_info *
 145 zbd_offset_to_zone(const struct fio_file *f,  uint64_t offset)
 146 {
 147         return zbd_get_zone(f, zbd_offset_to_zone_idx(f, offset));
 148 }
 149
 150 static bool accounting_vdb(struct thread_data *td, const struct fio_file *f)
 151 {
 152         return td->o.zrt.u.f && td_write(td);
 153 }
 154
 155 /**
 156  * zbd_get_zoned_model - Get a device zoned model
 157  * @td: FIO thread data
 158  * @f: FIO file for which to get model information
 159  */
 160 static int zbd_get_zoned_model(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 161                                enum zbd_zoned_model *model)
 162 {
 163         int ret;
 164
 165         if (f->filetype == FIO_TYPE_PIPE) {
 166                 log_err("zonemode=zbd does not support pipes\n");
 167                 return -EINVAL;
 168         }
 169
 170         /* If regular file, always emulate zones inside the file. */
 171         if (f->filetype == FIO_TYPE_FILE) {
 172                 *model = ZBD_NONE;
 173                 return 0;
 174         }
 175
 176         if (td->io_ops && td->io_ops->get_zoned_model)
 177                 ret = td->io_ops->get_zoned_model(td, f, model);
 178         else
 179                 ret = blkzoned_get_zoned_model(td, f, model);
 180         if (ret < 0) {
 181                 td_verror(td, errno, "get zoned model failed");
 182                 log_err("%s: get zoned model failed (%d).\n",
 183                         f->file_name, errno);
 184         }
 185
 186         return ret;
 187 }
 188
 189 /**
 190  * zbd_report_zones - Get zone information
 191  * @td: FIO thread data.
 192  * @f: FIO file for which to get zone information
 193  * @offset: offset from which to report zones
 194  * @zones: Array of struct zbd_zone
 195  * @nr_zones: Size of @zones array
 196  *
 197  * Get zone information into @zones starting from the zone at offset @offset
 198  * for the device specified by @f.
 199  *
 200  * Returns the number of zones reported upon success and a negative error code
 201  * upon failure. If the zone report is empty, always assume an error (device
 202  * problem) and return -EIO.
 203  */
 204 static int zbd_report_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 205                             uint64_t offset, struct zbd_zone *zones,
 206                             unsigned int nr_zones)
 207 {
 208         int ret;
 209
 210         if (td->io_ops && td->io_ops->report_zones)
 211                 ret = td->io_ops->report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 212         else
 213                 ret = blkzoned_report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
 214         if (ret < 0) {
 215                 td_verror(td, errno, "report zones failed");
 216                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" failed (nr_zones=%d; errno=%d).\n",
 217                         f->file_name, offset >> 9, nr_zones, errno);
 218         } else if (ret == 0) {
 219                 td_verror(td, errno, "Empty zone report");
 220                 log_err("%s: report zones from sector %"PRIu64" is empty.\n",
 221                         f->file_name, offset >> 9);
 222                 ret = -EIO;
 223         }
 224
 225         return ret;
 226 }
 227
 228 /**
 229  * zbd_reset_wp - reset the write pointer of a range of zones
 230  * @td: FIO thread data.
 231  * @f: FIO file for which to reset zones
 232  * @offset: Starting offset of the first zone to reset
 233  * @length: Length of the range of zones to reset
 234  *
 235  * Reset the write pointer of all zones in the range @offset...@offset+@length.
 236  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 237  */
 238 static int zbd_reset_wp(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 239                         uint64_t offset, uint64_t length)
 240 {
 241         int ret;
 242
 243         if (td->io_ops && td->io_ops->reset_wp)
 244                 ret = td->io_ops->reset_wp(td, f, offset, length);
 245         else
 246                 ret = blkzoned_reset_wp(td, f, offset, length);
 247         if (ret < 0) {
 248                 td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
 249                 log_err("%s: resetting wp for %"PRIu64" sectors at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 250                         f->file_name, length >> 9, offset >> 9, errno);
 251         }
 252
 253         return ret;
 254 }
 255
 256 /**
 257  * __zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone
 258  * @td: FIO thread data.
 259  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 260  * @z: Zone to reset.
 261  *
 262  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 263  *
 264  * The caller must hold z->mutex.
 265  */
 266 static int __zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 267                             struct fio_zone_info *z)
 268 {
 269         uint64_t offset = z->start;
 270         uint64_t length = (z+1)->start - offset;
 271         uint64_t data_in_zone = z->wp - z->start;
 272         int ret = 0;
 273
 274         if (!data_in_zone)
 275                 return 0;
 276
 277         assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
 278
 279         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n",
 280                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 281
 282         switch (f->zbd_info->model) {
 283         case ZBD_HOST_AWARE:
 284         case ZBD_HOST_MANAGED:
 285                 ret = zbd_reset_wp(td, f, offset, length);
 286                 if (ret < 0)
 287                         return ret;
 288                 break;
 289         default:
 290                 break;
 291         }
 292
 293         if (accounting_vdb(td, f)) {
 294                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 295                 f->zbd_info->wp_valid_data_bytes -= data_in_zone;
 296                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 297         }
 298
 299         z->wp = z->start;
 300
 301         td->ts.nr_zone_resets++;
 302
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 /**
 307  * zbd_write_zone_put - Remove a zone from the write target zones array.
 308  * @td: FIO thread data.
 309  * @f: FIO file that has the write zones array to remove.
 310  * @zone_idx: Index of the zone to remove.
 311  *
 312  * The caller must hold f->zbd_info->mutex.
 313  */
 314 static void zbd_write_zone_put(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 315                                struct fio_zone_info *z)
 316 {
 317         uint32_t zi;
 318
 319         if (!z->write)
 320                 return;
 321
 322         for (zi = 0; zi < f->zbd_info->num_write_zones; zi++) {
 323                 if (zbd_get_zone(f, f->zbd_info->write_zones[zi]) == z)
 324                         break;
 325         }
 326         if (zi == f->zbd_info->num_write_zones)
 327                 return;
 328
 329         dprint(FD_ZBD, "%s: removing zone %u from write zone array\n",
 330                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 331
 332         memmove(f->zbd_info->write_zones + zi,
 333                 f->zbd_info->write_zones + zi + 1,
 334                 (ZBD_MAX_WRITE_ZONES - (zi + 1)) *
 335                 sizeof(f->zbd_info->write_zones[0]));
 336
 337         f->zbd_info->num_write_zones--;
 338         td->num_write_zones--;
 339         z->write = 0;
 340 }
 341
 342 /**
 343  * zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone and remove the zone
 344  *                  from the array of write zones.
 345  * @td: FIO thread data.
 346  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 347  * @z: Zone to reset.
 348  *
 349  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 350  *
 351  * The caller must hold z->mutex.
 352  */
 353 static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 354                           struct fio_zone_info *z)
 355 {
 356         int ret;
 357
 358         ret = __zbd_reset_zone(td, f, z);
 359         if (ret)
 360                 return ret;
 361
 362         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 363         zbd_write_zone_put(td, f, z);
 364         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 365         return 0;
 366 }
 367
 368 /**
 369  * zbd_finish_zone - finish the specified zone
 370  * @td: FIO thread data.
 371  * @f: FIO file for which to finish a zone
 372  * @z: Zone to finish.
 373  *
 374  * Finish the zone at @offset with open or close status.
 375  */
 376 static int zbd_finish_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 377                            struct fio_zone_info *z)
 378 {
 379         uint64_t offset = z->start;
 380         uint64_t length = f->zbd_info->zone_size;
 381         int ret = 0;
 382
 383         switch (f->zbd_info->model) {
 384         case ZBD_HOST_AWARE:
 385         case ZBD_HOST_MANAGED:
 386                 if (td->io_ops && td->io_ops->finish_zone)
 387                         ret = td->io_ops->finish_zone(td, f, offset, length);
 388                 else
 389                         ret = blkzoned_finish_zone(td, f, offset, length);
 390                 break;
 391         default:
 392                 break;
 393         }
 394
 395         if (ret < 0) {
 396                 td_verror(td, errno, "finish zone failed");
 397                 log_err("%s: finish zone at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 398                         f->file_name, offset >> 9, errno);
 399         } else {
 400                 z->wp = (z+1)->start;
 401         }
 402
 403         return ret;
 404 }
 405
 406 /**
 407  * zbd_reset_zones - Reset a range of zones.
 408  * @td: fio thread data.
 409  * @f: fio file for which to reset zones
 410  * @zb: first zone to reset.
 411  * @ze: first zone not to reset.
 412  *
 413  * Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 414  */
 415 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 416                            struct fio_zone_info *const zb,
 417                            struct fio_zone_info *const ze)
 418 {
 419         struct fio_zone_info *z;
 420         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 421         int res = 0;
 422
 423         assert(min_bs);
 424
 425         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n",
 426                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb), zbd_zone_idx(f, ze));
 427
 428         for (z = zb; z < ze; z++) {
 429                 if (!z->has_wp)
 430                         continue;
 431
 432                 zone_lock(td, f, z);
 433
 434                 if (z->wp != z->start) {
 435                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zone %u\n",
 436                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 437                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0)
 438                                 res = 1;
 439                 }
 440
 441                 zone_unlock(z);
 442         }
 443
 444         return res;
 445 }
 446
 447 /**
 448  * zbd_get_max_open_zones - Get the maximum number of open zones
 449  * @td: FIO thread data
 450  * @f: FIO file for which to get max open zones
 451  * @max_open_zones: Upon success, result will be stored here.
 452  *
 453  * A @max_open_zones value set to zero means no limit.
 454  *
 455  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 456  */
 457 static int zbd_get_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 458                                   unsigned int *max_open_zones)
 459 {
 460         int ret;
 461
 462         if (td->io_ops && td->io_ops->get_max_open_zones)
 463                 ret = td->io_ops->get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 464         else
 465                 ret = blkzoned_get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 466         if (ret < 0) {
 467                 td_verror(td, errno, "get max open zones failed");
 468                 log_err("%s: get max open zones failed (%d).\n",
 469                         f->file_name, errno);
 470         }
 471
 472         return ret;
 473 }
 474
 475 /**
 476  * __zbd_write_zone_get - Add a zone to the array of write zones.
 477  * @td: fio thread data.
 478  * @f: fio file that has the write zones array to add.
 479  * @zone_idx: Index of the zone to add.
 480  *
 481  * Do same operation as @zbd_write_zone_get, except it adds the zone at
 482  * @zone_idx to write target zones array even when it does not have remainder
 483  * space to write one block.
 484  */
 485 static bool __zbd_write_zone_get(struct thread_data *td,
 486                                  const struct fio_file *f,
 487                                  struct fio_zone_info *z)
 488 {
 489         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 490         uint32_t zone_idx = zbd_zone_idx(f, z);
 491         bool res = true;
 492
 493         if (z->cond == ZBD_ZONE_COND_OFFLINE)
 494                 return false;
 495
 496         /*
 497          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 498          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 499          */
 500         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_remainder(z) == 0)
 501                 return false;
 502
 503         /*
 504          * zbdi->max_write_zones == 0 means that there is no limit on the
 505          * maximum number of write target zones. In this case, do no track write
 506          * target zones in zbdi->write_zones array.
 507          */
 508         if (!zbdi->max_write_zones)
 509                 return true;
 510
 511         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
 512
 513         if (z->write) {
 514                 /*
 515                  * If the zone is going to be completely filled by writes
 516                  * already in-flight, handle it as a full zone instead of a
 517                  * write target zone.
 518                  */
 519                 if (!zbd_zone_remainder(z))
 520                         res = false;
 521                 goto out;
 522         }
 523
 524         res = false;
 525         /* Zero means no limit */
 526         if (td->o.job_max_open_zones > 0 &&
 527             td->num_write_zones >= td->o.job_max_open_zones)
 528                 goto out;
 529         if (zbdi->num_write_zones >= zbdi->max_write_zones)
 530                 goto out;
 531
 532         dprint(FD_ZBD, "%s: adding zone %u to write zone array\n",
 533                f->file_name, zone_idx);
 534
 535         zbdi->write_zones[zbdi->num_write_zones++] = zone_idx;
 536         td->num_write_zones++;
 537         z->write = 1;
 538         res = true;
 539
 540 out:
 541         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
 542         return res;
 543 }
 544
 545 /**
 546  * zbd_write_zone_get - Add a zone to the array of write zones.
 547  * @td: fio thread data.
 548  * @f: fio file that has the open zones to add.
 549  * @zone_idx: Index of the zone to add.
 550  *
 551  * Add a ZBD zone to write target zones array, if it is not yet added. Returns
 552  * true if either the zone was already added or if the zone was successfully
 553  * added to the array without exceeding the maximum number of write zones.
 554  * Returns false if the zone was not already added and addition of the zone
 555  * would cause the zone limit to be exceeded.
 556  */
 557 static bool zbd_write_zone_get(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 558                                struct fio_zone_info *z)
 559 {
 560         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 561
 562         /*
 563          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 564          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 565          */
 566         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 567                 return false;
 568
 569         return __zbd_write_zone_get(td, f, z);
 570 }
 571
 572 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned block drives. */
 573 static bool zbd_using_direct_io(void)
 574 {
 575         struct fio_file *f;
 576         int j;
 577
 578         for_each_td(td) {
 579                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
 580                         continue;
 581                 for_each_file(td, f, j) {
 582                         if (f->zbd_info && f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK &&
 583                             f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
 584                                 return false;
 585                 }
 586         } end_for_each();
 587
 588         return true;
 589 }
 590
 591 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
 592 static bool zbd_is_seq_job(const struct fio_file *f)
 593 {
 594         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
 595
 596         assert(f->zbd_info);
 597
 598         if (f->io_size == 0)
 599                 return false;
 600
 601         zone_idx_b = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
 602         zone_idx_e =
 603                 zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
 604         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
 605                 if (zbd_get_zone(f, zone_idx)->has_wp)
 606                         return true;
 607
 608         return false;
 609 }
 610
 611 /*
 612  * Verify whether the file offset and size parameters are aligned with zone
 613  * boundaries. If the file offset is not aligned, align it down to the start of
 614  * the zone containing the start offset and align up the file io_size parameter.
 615  */
 616 static bool zbd_zone_align_file_sizes(struct thread_data *td,
 617                                       struct fio_file *f)
 618 {
 619         const struct fio_zone_info *z;
 620         uint64_t new_offset, new_end;
 621
 622         if (!f->zbd_info)
 623                 return true;
 624         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 625                 return true;
 626         if (!zbd_is_seq_job(f))
 627                 return true;
 628
 629         if (!td->o.zone_size) {
 630                 td->o.zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 631                 if (!td->o.zone_size) {
 632                         log_err("%s: invalid 0 zone size\n",
 633                                 f->file_name);
 634                         return false;
 635                 }
 636         } else if (td->o.zone_size != f->zbd_info->zone_size) {
 637                 log_err("%s: zonesize %llu does not match the device zone size %"PRIu64".\n",
 638                         f->file_name, td->o.zone_size,
 639                         f->zbd_info->zone_size);
 640                 return false;
 641         }
 642
 643         if (td->o.zone_skip % td->o.zone_size) {
 644                 log_err("%s: zoneskip %llu is not a multiple of the device zone size %llu.\n",
 645                         f->file_name, td->o.zone_skip,
 646                         td->o.zone_size);
 647                 return false;
 648         }
 649
 650         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset);
 651         if ((f->file_offset != z->start) &&
 652             (td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ)) {
 653                 new_offset = zbd_zone_end(z);
 654                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 655                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 656                                  f->file_name);
 657                         return false;
 658                 }
 659                 log_info("%s: rounded up offset from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 660                          f->file_name, f->file_offset,
 661                          new_offset);
 662                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 663                 f->file_offset = new_offset;
 664         }
 665
 666         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset + f->io_size);
 667         new_end = z->start;
 668         if ((td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ) &&
 669             (f->file_offset + f->io_size != new_end)) {
 670                 if (new_end <= f->file_offset) {
 671                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 672                                  f->file_name);
 673                         return false;
 674                 }
 675                 log_info("%s: rounded down io_size from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 676                          f->file_name, f->io_size,
 677                          new_end - f->file_offset);
 678                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 679         }
 680
 681         return true;
 682 }
 683
 684 /*
 685  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 686  */
 687 static bool zbd_verify_sizes(void)
 688 {
 689         struct fio_file *f;
 690         int j;
 691
 692         for_each_td(td) {
 693                 for_each_file(td, f, j) {
 694                         if (!zbd_zone_align_file_sizes(td, f))
 695                                 return false;
 696                 }
 697         } end_for_each();
 698
 699         return true;
 700 }
 701
 702 static bool zbd_verify_bs(void)
 703 {
 704         struct fio_file *f;
 705         int j;
 706
 707         for_each_td(td) {
 708                 if (td_trim(td) &&
 709                     (td->o.min_bs[DDIR_TRIM] != td->o.max_bs[DDIR_TRIM] ||
 710                      td->o.bssplit_nr[DDIR_TRIM])) {
 711                         log_info("bsrange and bssplit are not allowed for trim with zonemode=zbd\n");
 712                         return false;
 713                 }
 714                 for_each_file(td, f, j) {
 715                         uint64_t zone_size;
 716
 717                         if (!f->zbd_info)
 718                                 continue;
 719
 720                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 721                         if (td_trim(td) && td->o.bs[DDIR_TRIM] != zone_size) {
 722                                 log_info("%s: trim block size %llu is not the zone size %"PRIu64"\n",
 723                                          f->file_name, td->o.bs[DDIR_TRIM],
 724                                          zone_size);
 725                                 return false;
 726                         }
 727                 }
 728         } end_for_each();
 729         return true;
 730 }
 731
 732 static int ilog2(uint64_t i)
 733 {
 734         int log = -1;
 735
 736         while (i) {
 737                 i >>= 1;
 738                 log++;
 739         }
 740         return log;
 741 }
 742
 743 /*
 744  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 745  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 746  */
 747 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 748 {
 749         uint32_t nr_zones;
 750         struct fio_zone_info *p;
 751         uint64_t zone_size = td->o.zone_size;
 752         uint64_t zone_capacity = td->o.zone_capacity;
 753         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 754         int i;
 755
 756         if (zone_size == 0) {
 757                 log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular file/block device with --zonemode=zbd\n\n",
 758                         f->file_name);
 759                 return 1;
 760         }
 761
 762         if (zone_size < 512) {
 763                 log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 764                         f->file_name);
 765                 return 1;
 766         }
 767
 768         if (zone_capacity == 0)
 769                 zone_capacity = zone_size;
 770
 771         if (zone_capacity > zone_size) {
 772                 log_err("%s: job parameter zonecapacity %llu is larger than zone size %llu\n",
 773                         f->file_name, td->o.zone_capacity, td->o.zone_size);
 774                 return 1;
 775         }
 776
 777         if (f->real_file_size < zone_size) {
 778                 log_err("%s: file/device size %"PRIu64" is smaller than zone size %"PRIu64"\n",
 779                         f->file_name, f->real_file_size, zone_size);
 780                 return -EINVAL;
 781         }
 782
 783         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 784         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 785                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 786         if (!zbd_info)
 787                 return -ENOMEM;
 788
 789         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 790         zbd_info->refcount = 1;
 791         p = &zbd_info->zone_info[0];
 792         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 793                 mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 794                                              PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 795                 p->start = i * zone_size;
 796                 p->wp = p->start;
 797                 p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 798                 p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
 799                 p->capacity = zone_capacity;
 800                 p->has_wp = 1;
 801         }
 802         /* a sentinel */
 803         p->start = nr_zones * zone_size;
 804
 805         f->zbd_info = zbd_info;
 806         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 807         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 808                 ilog2(zone_size) : 0;
 809         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 810         return 0;
 811 }
 812
 813 /*
 814  * Maximum number of zones to report in one operation.
 815  */
 816 #define ZBD_REPORT_MAX_ZONES    8192U
 817
 818 /*
 819  * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
 820  * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
 821  */
 822 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 823 {
 824         int nr_zones, nrz;
 825         struct zbd_zone *zones, *z;
 826         struct fio_zone_info *p;
 827         uint64_t zone_size, offset, capacity;
 828         bool same_zone_cap = true;
 829         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 830         int i, j, ret = -ENOMEM;
 831
 832         zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
 833         if (!zones)
 834                 goto out;
 835
 836         nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 837         if (nrz < 0) {
 838                 ret = nrz;
 839                 log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
 840                          f->file_name, -ret);
 841                 goto out;
 842         }
 843
 844         zone_size = zones[0].len;
 845         capacity = zones[0].capacity;
 846         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 847
 848         if (td->o.zone_size == 0) {
 849                 td->o.zone_size = zone_size;
 850         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 851                 log_err("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %"PRIu64".\n",
 852                         f->file_name, td->o.zone_size, zone_size);
 853                 ret = -EINVAL;
 854                 goto out;
 855         }
 856
 857         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %"PRIu64" KB\n",
 858                f->file_name, nr_zones, zone_size / 1024);
 859
 860         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 861                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 862         if (!zbd_info)
 863                 goto out;
 864         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 865         zbd_info->refcount = 1;
 866         p = &zbd_info->zone_info[0];
 867         for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 868                 z = &zones[0];
 869                 for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
 870                         mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 871                                                      PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 872                         p->start = z->start;
 873                         p->capacity = z->capacity;
 874                         if (capacity != z->capacity)
 875                                 same_zone_cap = false;
 876
 877                         switch (z->cond) {
 878                         case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
 879                         case ZBD_ZONE_COND_FULL:
 880                                 p->wp = p->start + p->capacity;
 881                                 break;
 882                         default:
 883                                 assert(z->start <= z->wp);
 884                                 assert(z->wp <= z->start + zone_size);
 885                                 p->wp = z->wp;
 886                                 break;
 887                         }
 888
 889                         switch (z->type) {
 890                         case ZBD_ZONE_TYPE_SWR:
 891                                 p->has_wp = 1;
 892                                 break;
 893                         default:
 894                                 p->has_wp = 0;
 895                         }
 896                         p->type = z->type;
 897                         p->cond = z->cond;
 898
 899                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 900                                 log_info("%s: invalid zone data [%d:%d]: %"PRIu64" + %"PRIu64" != %"PRIu64"\n",
 901                                          f->file_name, j, i,
 902                                          p[-1].start, zone_size, p->start);
 903                                 ret = -EINVAL;
 904                                 goto out;
 905                         }
 906                 }
 907                 z--;
 908                 offset = z->start + z->len;
 909                 if (j >= nr_zones)
 910                         break;
 911
 912                 nrz = zbd_report_zones(td, f, offset, zones,
 913                                        min((uint32_t)(nr_zones - j),
 914                                            ZBD_REPORT_MAX_ZONES));
 915                 if (nrz < 0) {
 916                         ret = nrz;
 917                         log_info("fio: report zones (offset %"PRIu64") failed for %s (%d).\n",
 918                                  offset, f->file_name, -ret);
 919                         goto out;
 920                 }
 921         }
 922
 923         /* a sentinel */
 924         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 925
 926         f->zbd_info = zbd_info;
 927         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 928         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 929                 ilog2(zone_size) : 0;
 930         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 931
 932         if (same_zone_cap)
 933                 dprint(FD_ZBD, "Zone capacity = %"PRIu64" KB\n",
 934                        capacity / 1024);
 935
 936         zbd_info = NULL;
 937         ret = 0;
 938
 939 out:
 940         sfree(zbd_info);
 941         free(zones);
 942         return ret;
 943 }
 944
 945 static int zbd_set_max_write_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 946 {
 947         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 948         unsigned int max_open_zones;
 949         int ret;
 950
 951         if (zbd->model != ZBD_HOST_MANAGED || td->o.ignore_zone_limits) {
 952                 /* Only host-managed devices have a max open limit */
 953                 zbd->max_write_zones = td->o.max_open_zones;
 954                 goto out;
 955         }
 956
 957         /* If host-managed, get the max open limit */
 958         ret = zbd_get_max_open_zones(td, f, &max_open_zones);
 959         if (ret)
 960                 return ret;
 961
 962         if (!max_open_zones) {
 963                 /* No device limit */
 964                 zbd->max_write_zones = td->o.max_open_zones;
 965         } else if (!td->o.max_open_zones) {
 966                 /* No user limit. Set limit to device limit */
 967                 zbd->max_write_zones = max_open_zones;
 968         } else if (td->o.max_open_zones <= max_open_zones) {
 969                 /* Both user limit and dev limit. User limit not too large */
 970                 zbd->max_write_zones = td->o.max_open_zones;
 971         } else {
 972                 /* Both user limit and dev limit. User limit too large */
 973                 td_verror(td, EINVAL,
 974                           "Specified --max_open_zones is too large");
 975                 log_err("Specified --max_open_zones (%d) is larger than max (%u)\n",
 976                         td->o.max_open_zones, max_open_zones);
 977                 return -EINVAL;
 978         }
 979
 980 out:
 981         /* Ensure that the limit is not larger than FIO's internal limit */
 982         if (zbd->max_write_zones > ZBD_MAX_WRITE_ZONES) {
 983                 td_verror(td, EINVAL, "'max_open_zones' value is too large");
 984                 log_err("'max_open_zones' value is larger than %u\n",
 985                         ZBD_MAX_WRITE_ZONES);
 986                 return -EINVAL;
 987         }
 988
 989         dprint(FD_ZBD, "%s: using max write zones limit: %"PRIu32"\n",
 990                f->file_name, zbd->max_write_zones);
 991
 992         return 0;
 993 }
 994
 995 /*
 996  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 997  *
 998  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 999  */
1000 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1001 {
1002         enum zbd_zoned_model zbd_model;
1003         int ret;
1004
1005         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1006
1007         ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
1008         if (ret)
1009                 return ret;
1010
1011         switch (zbd_model) {
1012         case ZBD_HOST_AWARE:
1013         case ZBD_HOST_MANAGED:
1014                 ret = parse_zone_info(td, f);
1015                 if (ret)
1016                         return ret;
1017                 break;
1018         case ZBD_NONE:
1019                 ret = init_zone_info(td, f);
1020                 if (ret)
1021                         return ret;
1022                 break;
1023         default:
1024                 td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
1025                 log_err("Unsupported zoned model\n");
1026                 return -EINVAL;
1027         }
1028
1029         assert(f->zbd_info);
1030         f->zbd_info->model = zbd_model;
1031
1032         ret = zbd_set_max_write_zones(td, f);
1033         if (ret) {
1034                 zbd_free_zone_info(f);
1035                 return ret;
1036         }
1037
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
1042 {
1043         uint32_t refcount;
1044
1045         assert(f->zbd_info);
1046
1047         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1048         refcount = --f->zbd_info->refcount;
1049         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1050
1051         assert((int32_t)refcount >= 0);
1052         if (refcount == 0)
1053                 sfree(f->zbd_info);
1054         f->zbd_info = NULL;
1055 }
1056
1057 /*
1058  * Initialize f->zbd_info.
1059  *
1060  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
1061  *
1062  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
1063  * fio fork() call.
1064  */
1065 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
1066 {
1067         struct fio_file *f2;
1068         int j, ret;
1069
1070         for_each_td(td2) {
1071                 for_each_file(td2, f2, j) {
1072                         if (td2 == td && f2 == file)
1073                                 continue;
1074                         if (!f2->zbd_info ||
1075                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
1076                                 continue;
1077                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
1078                         file->zbd_info->refcount++;
1079                         return 0;
1080                 }
1081         } end_for_each();
1082
1083         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
1084         if (ret < 0)
1085                 td_verror(td, -ret, "zbd_create_zone_info() failed");
1086
1087         return ret;
1088 }
1089
1090 int zbd_init_files(struct thread_data *td)
1091 {
1092         struct fio_file *f;
1093         int i;
1094
1095         for_each_file(td, f, i) {
1096                 if (zbd_init_zone_info(td, f))
1097                         return 1;
1098         }
1099
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 void zbd_recalc_options_with_zone_granularity(struct thread_data *td)
1104 {
1105         struct fio_file *f;
1106         int i;
1107
1108         for_each_file(td, f, i) {
1109                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1110                 uint64_t zone_size;
1111
1112                 /* zonemode=strided doesn't get per-file zone size. */
1113                 zone_size = zbd ? zbd->zone_size : td->o.zone_size;
1114                 if (zone_size == 0)
1115                         continue;
1116
1117                 if (td->o.size_nz > 0)
1118                         td->o.size = td->o.size_nz * zone_size;
1119                 if (td->o.io_size_nz > 0)
1120                         td->o.io_size = td->o.io_size_nz * zone_size;
1121                 if (td->o.start_offset_nz > 0)
1122                         td->o.start_offset = td->o.start_offset_nz * zone_size;
1123                 if (td->o.offset_increment_nz > 0)
1124                         td->o.offset_increment =
1125                                 td->o.offset_increment_nz * zone_size;
1126                 if (td->o.zone_skip_nz > 0)
1127                         td->o.zone_skip = td->o.zone_skip_nz * zone_size;
1128         }
1129 }
1130
1131 static uint64_t zbd_verify_and_set_vdb(struct thread_data *td,
1132                                        const struct fio_file *f)
1133 {
1134         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
1135         uint64_t wp_vdb = 0;
1136         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1137
1138         assert(td->runstate < TD_RUNNING);
1139         assert(zbdi);
1140
1141         if (!accounting_vdb(td, f))
1142                 return 0;
1143
1144         /*
1145          * Ensure that the I/O range includes one or more sequential zones so
1146          * that f->min_zone and f->max_zone have different values.
1147          */
1148         if (!zbd_is_seq_job(f))
1149                 return 0;
1150
1151         if (zbdi->write_min_zone != zbdi->write_max_zone) {
1152                 if (zbdi->write_min_zone != f->min_zone ||
1153                     zbdi->write_max_zone != f->max_zone) {
1154                         td_verror(td, EINVAL,
1155                                   "multi-jobs with different write ranges are "
1156                                   "not supported with zone_reset_threshold");
1157                         log_err("multi-jobs with different write ranges are "
1158                                 "not supported with zone_reset_threshold\n");
1159                 }
1160                 return 0;
1161         }
1162
1163         zbdi->write_min_zone = f->min_zone;
1164         zbdi->write_max_zone = f->max_zone;
1165
1166         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1167         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1168         for (z = zb; z < ze; z++)
1169                 if (z->has_wp)
1170                         wp_vdb += z->wp - z->start;
1171
1172         zbdi->wp_valid_data_bytes = wp_vdb;
1173
1174         return wp_vdb;
1175 }
1176
1177 int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
1178 {
1179         struct fio_file *f;
1180         int i;
1181
1182         if (!zbd_using_direct_io()) {
1183                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
1184                 return 1;
1185         }
1186
1187         if (!zbd_verify_sizes())
1188                 return 1;
1189
1190         if (!zbd_verify_bs())
1191                 return 1;
1192
1193         if (td->o.experimental_verify) {
1194                 log_err("zonemode=zbd does not support experimental verify\n");
1195                 return 1;
1196         }
1197
1198         for_each_file(td, f, i) {
1199                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1200                 struct fio_zone_info *z;
1201                 int zi;
1202                 uint64_t vdb;
1203
1204                 assert(zbd);
1205
1206                 f->min_zone = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
1207                 f->max_zone =
1208                         zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
1209
1210                 vdb = zbd_verify_and_set_vdb(td, f);
1211
1212                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): valid data bytes = %" PRIu64 "\n",
1213                        __func__, f->file_name, vdb);
1214
1215                 /*
1216                  * When all zones in the I/O range are conventional, io_size
1217                  * can be smaller than zone size, making min_zone the same
1218                  * as max_zone. This is why the assert below needs to be made
1219                  * conditional.
1220                  */
1221                 if (zbd_is_seq_job(f))
1222                         assert(f->min_zone < f->max_zone);
1223
1224                 if (td->o.max_open_zones > 0 &&
1225                     zbd->max_write_zones != td->o.max_open_zones) {
1226                         log_err("Different 'max_open_zones' values\n");
1227                         return 1;
1228                 }
1229
1230                 /*
1231                  * The per job max open zones limit cannot be used without a
1232                  * global max open zones limit. (As the tracking of open zones
1233                  * is disabled when there is no global max open zones limit.)
1234                  */
1235                 if (td->o.job_max_open_zones && !zbd->max_write_zones) {
1236                         log_err("'job_max_open_zones' cannot be used without a global open zones limit\n");
1237                         return 1;
1238                 }
1239
1240                 /*
1241                  * zbd->max_write_zones is the global limit shared for all jobs
1242                  * that target the same zoned block device. Force sync the per
1243                  * thread global limit with the actual global limit. (The real
1244                  * per thread/job limit is stored in td->o.job_max_open_zones).
1245                  */
1246                 td->o.max_open_zones = zbd->max_write_zones;
1247
1248                 for (zi = f->min_zone; zi < f->max_zone; zi++) {
1249                         z = &zbd->zone_info[zi];
1250                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_IMP_OPEN &&
1251                             z->cond != ZBD_ZONE_COND_EXP_OPEN)
1252                                 continue;
1253                         if (__zbd_write_zone_get(td, f, z))
1254                                 continue;
1255                         /*
1256                          * If the number of open zones exceeds specified limits,
1257                          * error out.
1258                          */
1259                         log_err("Number of open zones exceeds max_open_zones limit\n");
1260                         return 1;
1261                 }
1262         }
1263
1264         return 0;
1265 }
1266
1267 /*
1268  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
1269  * zone reset.
1270  */
1271 static void _zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1272                                  const struct fio_file *f)
1273 {
1274         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
1275
1276         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
1277                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
1278 }
1279
1280 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1281                                 const struct fio_file *f)
1282 {
1283         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1284         _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1285         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1286 }
1287
1288 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1289                                         const struct fio_file *f)
1290 {
1291         uint32_t write_cnt = 0;
1292
1293         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1294         assert(f->zbd_info->write_cnt);
1295         if (f->zbd_info->write_cnt)
1296                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
1297         if (write_cnt == 0)
1298                 _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1299         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1300
1301         return write_cnt == 0;
1302 }
1303
1304 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1305 {
1306         struct fio_zone_info *zb, *ze;
1307         bool verify_data_left = false;
1308
1309         if (!f->zbd_info || !td_write(td))
1310                 return;
1311
1312         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1313         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1314
1315         /*
1316          * If data verification is enabled reset the affected zones before
1317          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
1318          * writing data, which causes data loss.
1319          */
1320         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1321                 verify_data_left = td->runstate == TD_VERIFYING ||
1322                         td->io_hist_len || td->verify_batch;
1323                 if (td->io_hist_len && td->o.verify_backlog)
1324                         verify_data_left =
1325                                 td->io_hist_len % td->o.verify_backlog;
1326                 if (!verify_data_left)
1327                         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze);
1328         }
1329
1330         zbd_reset_write_cnt(td, f);
1331 }
1332
1333 /* Return random zone index for one of the write target zones. */
1334 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
1335                                      const struct io_u *io_u)
1336 {
1337         return (io_u->offset - f->file_offset) *
1338                 f->zbd_info->num_write_zones / f->io_size;
1339 }
1340
1341 static bool any_io_in_flight(void)
1342 {
1343         for_each_td(td) {
1344                 if (td->io_u_in_flight)
1345                         return true;
1346         } end_for_each();
1347
1348         return false;
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to a zone such that
1353  * in write target zones array. Add a zone to or remove a zone from the lsit if
1354  * necessary. The write target zone is searched across sequential zones.
1355  * This algorithm can only work correctly if all write pointers are
1356  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
1357  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
1358  */
1359 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_write_zone(struct thread_data *td,
1360                                                        struct io_u *io_u)
1361 {
1362         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1363         struct fio_file *f = io_u->file;
1364         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1365         struct fio_zone_info *z;
1366         unsigned int write_zone_idx = -1;
1367         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
1368         int i;
1369         bool wait_zone_write;
1370         bool in_flight;
1371         bool should_retry = true;
1372
1373         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1374
1375         if (zbdi->max_write_zones || td->o.job_max_open_zones) {
1376                 /*
1377                  * This statement accesses zbdi->write_zones[] on purpose
1378                  * without locking.
1379                  */
1380                 zone_idx = zbdi->write_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
1381         } else {
1382                 zone_idx = zbd_offset_to_zone_idx(f, io_u->offset);
1383         }
1384         if (zone_idx < f->min_zone)
1385                 zone_idx = f->min_zone;
1386         else if (zone_idx >= f->max_zone)
1387                 zone_idx = f->max_zone - 1;
1388
1389         dprint(FD_ZBD,
1390                "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
1391                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
1392
1393         /*
1394          * Since z->mutex is the outer lock and zbdi->mutex the inner
1395          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
1396          * has changed after 'z' has been assigned and before zbdi->mutex
1397          * has been obtained. Hence the loop.
1398          */
1399         for (;;) {
1400                 uint32_t tmp_idx;
1401
1402                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1403                 if (z->has_wp)
1404                         zone_lock(td, f, z);
1405
1406                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1407
1408                 if (z->has_wp) {
1409                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1410                             zbdi->max_write_zones == 0 &&
1411                             td->o.job_max_open_zones == 0)
1412                                 goto examine_zone;
1413                         if (zbdi->num_write_zones == 0) {
1414                                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zone is write target\n",
1415                                        __func__, f->file_name);
1416                                 goto choose_other_zone;
1417                         }
1418                 }
1419
1420                 /*
1421                  * Array of write target zones is per-device, shared across all
1422                  * threads. Start with quasi-random candidate zone. Ignore
1423                  * zones which don't belong to thread's offset/size area.
1424                  */
1425                 write_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1426                 assert(!write_zone_idx ||
1427                        write_zone_idx < zbdi->num_write_zones);
1428                 tmp_idx = write_zone_idx;
1429
1430                 for (i = 0; i < zbdi->num_write_zones; i++) {
1431                         uint32_t tmpz;
1432
1433                         if (tmp_idx >= zbdi->num_write_zones)
1434                                 tmp_idx = 0;
1435                         tmpz = zbdi->write_zones[tmp_idx];
1436                         if (f->min_zone <= tmpz && tmpz < f->max_zone) {
1437                                 write_zone_idx = tmp_idx;
1438                                 goto found_candidate_zone;
1439                         }
1440
1441                         tmp_idx++;
1442                 }
1443
1444                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1445                         __func__, f->file_name);
1446
1447                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1448
1449                 if (z->has_wp)
1450                         zone_unlock(z);
1451
1452                 return NULL;
1453
1454 found_candidate_zone:
1455                 new_zone_idx = zbdi->write_zones[write_zone_idx];
1456                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1457                         break;
1458                 zone_idx = new_zone_idx;
1459
1460                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1461
1462                 if (z->has_wp)
1463                         zone_unlock(z);
1464         }
1465
1466         /* Both z->mutex and zbdi->mutex are held. */
1467
1468 examine_zone:
1469         if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs) {
1470                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1471                 goto out;
1472         }
1473
1474 choose_other_zone:
1475         /* Check if number of write target zones reaches one of limits. */
1476         wait_zone_write =
1477                 zbdi->num_write_zones == f->max_zone - f->min_zone ||
1478                 (zbdi->max_write_zones &&
1479                  zbdi->num_write_zones == zbdi->max_write_zones) ||
1480                 (td->o.job_max_open_zones &&
1481                  td->num_write_zones == td->o.job_max_open_zones);
1482
1483         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1484
1485         /* Only z->mutex is held. */
1486
1487         /*
1488          * When number of write target zones reaches to one of limits, wait for
1489          * zone write completion to one of them before trying a new zone.
1490          */
1491         if (wait_zone_write) {
1492                 dprint(FD_ZBD,
1493                        "%s(%s): quiesce to remove a zone from write target zones array\n",
1494                        __func__, f->file_name);
1495                 io_u_quiesce(td);
1496         }
1497
1498 retry:
1499         /* Zone 'z' is full, so try to choose a new zone. */
1500         for (i = f->io_size / zbdi->zone_size; i > 0; i--) {
1501                 zone_idx++;
1502                 if (z->has_wp)
1503                         zone_unlock(z);
1504                 z++;
1505                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1506                         /* Wrap-around. */
1507                         zone_idx = f->min_zone;
1508                         z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1509                 }
1510                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1511                 if (!z->has_wp)
1512                         continue;
1513                 zone_lock(td, f, z);
1514                 if (z->write)
1515                         continue;
1516                 if (zbd_write_zone_get(td, f, z))
1517                         goto out;
1518         }
1519
1520         /* Only z->mutex is held. */
1521
1522         /* Check whether the write fits in any of the write target zones. */
1523         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1524         for (i = 0; i < zbdi->num_write_zones; i++) {
1525                 zone_idx = zbdi->write_zones[i];
1526                 if (zone_idx < f->min_zone || zone_idx >= f->max_zone)
1527                         continue;
1528                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1529                 zone_unlock(z);
1530
1531                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1532
1533                 zone_lock(td, f, z);
1534                 if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs)
1535                         goto out;
1536                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1537         }
1538
1539         /*
1540          * When any I/O is in-flight or when all I/Os in-flight get completed,
1541          * the I/Os might have removed zones from the write target array then
1542          * retry the steps to choose a zone. Before retry, call io_u_quiesce()
1543          * to complete in-flight writes.
1544          */
1545         in_flight = any_io_in_flight();
1546         if (in_flight || should_retry) {
1547                 dprint(FD_ZBD,
1548                        "%s(%s): wait zone write and retry write target zone selection\n",
1549                        __func__, f->file_name);
1550                 should_retry = in_flight;
1551                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1552                 zone_unlock(z);
1553                 io_u_quiesce(td);
1554                 zone_lock(td, f, z);
1555                 goto retry;
1556         }
1557
1558         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1559
1560         zone_unlock(z);
1561
1562         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not choose another write zone\n",
1563                __func__, f->file_name);
1564
1565         return NULL;
1566
1567 out:
1568         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n",
1569                __func__, f->file_name, zone_idx);
1570
1571         io_u->offset = z->start;
1572         assert(z->has_wp);
1573         assert(z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1574
1575         return z;
1576 }
1577
1578 /*
1579  * Find another zone which has @min_bytes of readable data. Search in zones
1580  * @zb + 1 .. @zl. For random workload, also search in zones @zb - 1 .. @zf.
1581  *
1582  * Either returns NULL or returns a zone pointer. When the zone has write
1583  * pointer, hold the mutex for the zone.
1584  */
1585 static struct fio_zone_info *
1586 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, uint64_t min_bytes,
1587               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1588 {
1589         struct fio_file *f = io_u->file;
1590         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1591         const struct fio_zone_info *const zf = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1592
1593         /*
1594          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1595          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1596          */
1597         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1598                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1599                         if (z1->has_wp)
1600                                 zone_lock(td, f, z1);
1601                         if (z1->start + min_bytes <= z1->wp)
1602                                 return z1;
1603                         if (z1->has_wp)
1604                                 zone_unlock(z1);
1605                 } else if (!td_random(td)) {
1606                         break;
1607                 }
1608
1609                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1610                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1611                         if (z2->has_wp)
1612                                 zone_lock(td, f, z2);
1613                         if (z2->start + min_bytes <= z2->wp)
1614                                 return z2;
1615                         if (z2->has_wp)
1616                                 zone_unlock(z2);
1617                 }
1618         }
1619
1620         dprint(FD_ZBD,
1621                "%s: no zone has %"PRIu64" bytes of readable data\n",
1622                f->file_name, min_bytes);
1623
1624         return NULL;
1625 }
1626
1627 /**
1628  * zbd_end_zone_io - update zone status at command completion
1629  * @io_u: I/O unit
1630  * @z: zone info pointer
1631  *
1632  * If the write command made the zone full, remove it from the write target
1633  * zones array.
1634  *
1635  * The caller must hold z->mutex.
1636  */
1637 static void zbd_end_zone_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
1638                             struct fio_zone_info *z)
1639 {
1640         const struct fio_file *f = io_u->file;
1641
1642         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE &&
1643             io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1644                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1645                 zbd_write_zone_put(td, f, z);
1646                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1647         }
1648 }
1649
1650 /**
1651  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1652  * @io_u: I/O unit
1653  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1654  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1655  *
1656  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1657  * target zone.
1658  */
1659 static void zbd_queue_io(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int q,
1660                          bool success)
1661 {
1662         const struct fio_file *f = io_u->file;
1663         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1664         struct fio_zone_info *z;
1665         uint64_t zone_end;
1666
1667         assert(zbd_info);
1668
1669         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1670         assert(z->has_wp);
1671
1672         if (!success)
1673                 goto unlock;
1674
1675         dprint(FD_ZBD,
1676                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1677                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1678
1679         switch (io_u->ddir) {
1680         case DDIR_WRITE:
1681                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1682                                zbd_zone_capacity_end(z));
1683
1684                 /*
1685                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1686                  * have occurred.
1687                  */
1688                 if (accounting_vdb(td, f) && z->wp <= zone_end) {
1689                         pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1690                         zbd_info->wp_valid_data_bytes += zone_end - z->wp;
1691                         pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1692                 }
1693                 z->wp = zone_end;
1694                 break;
1695         default:
1696                 break;
1697         }
1698
1699         if (q == FIO_Q_COMPLETED && !io_u->error)
1700                 zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1701
1702 unlock:
1703         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1704                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1705                 zone_unlock(z);
1706                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1707         }
1708 }
1709
1710 /**
1711  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1712  * @io_u: I/O unit
1713  */
1714 static void zbd_put_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
1715 {
1716         const struct fio_file *f = io_u->file;
1717         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1718         struct fio_zone_info *z;
1719
1720         assert(zbd_info);
1721
1722         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1723         assert(z->has_wp);
1724
1725         dprint(FD_ZBD,
1726                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1727                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1728
1729         zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1730
1731         zone_unlock(z);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Windows and MacOS do not define this.
1736  */
1737 #ifndef EREMOTEIO
1738 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1739 #endif
1740
1741 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1742 {
1743         switch (error_code) {
1744         case EIO:
1745         case EREMOTEIO:
1746                 return true;
1747         }
1748         return false;
1749 }
1750
1751 /**
1752  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1753  * @td: FIO thread data.
1754  * @io_u: FIO I/O unit.
1755  *
1756  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1757  * no more IO can be performed in the current zone.
1758  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1759  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1760  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1761  * This applies only to read and write operations.
1762  */
1763 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1764 {
1765         struct fio_file *f = io_u->file;
1766         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1767         struct fio_zone_info *z;
1768
1769         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1770         assert(td->o.zone_size);
1771         assert(f->zbd_info);
1772
1773         z = zbd_offset_to_zone(f, f->last_pos[ddir]);
1774
1775         /*
1776          * When the zone capacity is smaller than the zone size and the I/O is
1777          * sequential write, skip to zone end if the latest position is at the
1778          * zone capacity limit.
1779          */
1780         if (z->capacity < f->zbd_info->zone_size &&
1781             !td_random(td) && ddir == DDIR_WRITE &&
1782             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1783                 dprint(FD_ZBD,
1784                        "%s: Jump from zone capacity limit to zone end:"
1785                        " (%"PRIu64" -> %"PRIu64") for zone %u (%"PRIu64")\n",
1786                        f->file_name, f->last_pos[ddir],
1787                        zbd_zone_end(z), zbd_zone_idx(f, z), z->capacity);
1788                 td->io_skip_bytes += zbd_zone_end(z) - f->last_pos[ddir];
1789                 f->last_pos[ddir] = zbd_zone_end(z);
1790         }
1791
1792         /*
1793          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1794          */
1795         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1796                 return;
1797
1798         /*
1799          * It is time to switch to a new zone if:
1800          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1801          * - The last position reached the end of the current zone.
1802          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1803          *   reached the zone write pointer.
1804          */
1805         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1806             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_end(z) ||
1807             (ddir == DDIR_READ &&
1808              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1809                 /*
1810                  * Skip zones.
1811                  */
1812                 td->zone_bytes = 0;
1813                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1814
1815                 /*
1816                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1817                  */
1818                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1819                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1820
1821                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1822                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1823         }
1824 }
1825
1826 /**
1827  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonemode=zbd.
1828  *
1829  * @td: FIO thread data.
1830  * @io_u: FIO I/O unit.
1831  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1832  *
1833  * Return adjusted I/O direction.
1834  */
1835 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1836                               enum fio_ddir ddir)
1837 {
1838         /*
1839          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1840          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1841          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1842          * write to make sure data to read exists.
1843          */
1844         assert(io_u->file->zbd_info);
1845         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1846                 return ddir;
1847
1848         if (io_u->file->last_start[DDIR_WRITE] != -1ULL || td->o.read_beyond_wp)
1849                 return DDIR_READ;
1850
1851         return DDIR_WRITE;
1852 }
1853
1854 /**
1855  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1856  * @td: FIO thread data.
1857  * @io_u: FIO I/O unit.
1858  *
1859  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1860  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1861  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1862  */
1863 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1864 {
1865         struct fio_file *f = io_u->file;
1866         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1867         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1868         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1869         uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1870         uint64_t new_len;
1871         int64_t range;
1872
1873         assert(zbdi);
1874         assert(min_bs);
1875         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1876         assert(io_u->buflen);
1877
1878         zb = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1879         orig_zb = zb;
1880
1881         if (!zb->has_wp) {
1882                 /* Accept non-write I/Os for conventional zones. */
1883                 if (io_u->ddir != DDIR_WRITE)
1884                         return io_u_accept;
1885
1886                 /*
1887                  * Make sure that writes to conventional zones
1888                  * don't cross over to any sequential zones.
1889                  */
1890                 if (!(zb + 1)->has_wp ||
1891                     io_u->offset + io_u->buflen <= (zb + 1)->start)
1892                         return io_u_accept;
1893
1894                 if (io_u->offset + min_bs > (zb + 1)->start) {
1895                         dprint(FD_IO,
1896                                "%s: off=%llu + min_bs=%"PRIu64" > next zone %"PRIu64"\n",
1897                                f->file_name, io_u->offset,
1898                                min_bs, (zb + 1)->start);
1899                         io_u->offset =
1900                                 zb->start + (zb + 1)->start - io_u->offset;
1901                         new_len = min(io_u->buflen,
1902                                       (zb + 1)->start - io_u->offset);
1903                 } else {
1904                         new_len = (zb + 1)->start - io_u->offset;
1905                 }
1906
1907                 io_u->buflen = new_len / min_bs * min_bs;
1908
1909                 return io_u_accept;
1910         }
1911
1912         /*
1913          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1914          * is enabled.
1915          */
1916         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1917             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1918                 return io_u_accept;
1919
1920         zone_lock(td, f, zb);
1921
1922         switch (io_u->ddir) {
1923         case DDIR_READ:
1924                 if (td->runstate == TD_VERIFYING && td_write(td))
1925                         goto accept;
1926
1927                 /*
1928                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1929                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1930                  * the I/O.
1931                  */
1932                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1933                         zb->wp - zb->start : 0;
1934                 if (range < min_bs ||
1935                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1936                         zone_unlock(zb);
1937                         zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1938                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, min_bs, zb, zl);
1939                         if (!zb) {
1940                                 dprint(FD_ZBD,
1941                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1942                                        f->file_name, io_u->offset,
1943                                        io_u->buflen);
1944                                 goto eof;
1945                         }
1946                         /*
1947                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1948                          * least min_bs.
1949                          */
1950                         range = zb->wp - zb->start;
1951                         assert(range >= min_bs);
1952
1953                         if (!td_random(td))
1954                                 io_u->offset = zb->start;
1955                 }
1956
1957                 /*
1958                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1959                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1960                  */
1961                 if (range <= io_u->buflen)
1962                         io_u->offset = zb->start;
1963                 else if (td_random(td))
1964                         io_u->offset = zb->start +
1965                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1966                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1967
1968                 /*
1969                  * When zbd_find_zone() returns a conventional zone,
1970                  * we can simply accept the new i/o offset here.
1971                  */
1972                 if (!zb->has_wp)
1973                         return io_u_accept;
1974
1975                 /*
1976                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1977                  */
1978                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1979                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1980                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1981                 if (new_len < io_u->buflen) {
1982                         io_u->buflen = new_len;
1983                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1984                                orig_len, io_u->buflen);
1985                 }
1986
1987                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1988                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1989
1990                 goto accept;
1991
1992         case DDIR_WRITE:
1993                 if (io_u->buflen > zbdi->zone_size) {
1994                         td_verror(td, EINVAL, "I/O buflen exceeds zone size");
1995                         dprint(FD_IO,
1996                                "%s: I/O buflen %llu exceeds zone size %"PRIu64"\n",
1997                                f->file_name, io_u->buflen, zbdi->zone_size);
1998                         goto eof;
1999                 }
2000
2001 retry:
2002                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
2003                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs) {
2004                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
2005                         zbd_write_zone_put(td, f, zb);
2006                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
2007                         dprint(FD_ZBD,
2008                                "%s: finish zone %d\n",
2009                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb));
2010                         io_u_quiesce(td);
2011                         zbd_finish_zone(td, f, zb);
2012                         if (zbd_zone_idx(f, zb) + 1 >= f->max_zone) {
2013                                 if (!td_random(td))
2014                                         goto eof;
2015                         }
2016                         zone_unlock(zb);
2017
2018                         /* Find the next write pointer zone */
2019                         do {
2020                                 zb++;
2021                                 if (zbd_zone_idx(f, zb) >= f->max_zone)
2022                                         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
2023                         } while (!zb->has_wp);
2024
2025                         zone_lock(td, f, zb);
2026                 }
2027
2028                 if (!zbd_write_zone_get(td, f, zb)) {
2029                         zone_unlock(zb);
2030                         zb = zbd_convert_to_write_zone(td, io_u);
2031                         if (!zb) {
2032                                 dprint(FD_IO, "%s: can't convert to write target zone",
2033                                        f->file_name);
2034                                 goto eof;
2035                         }
2036                 }
2037
2038                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
2039                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs)
2040                         goto retry;
2041
2042                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
2043                 if (td->o.zrf.u.f) {
2044                         if (zbdi->wp_valid_data_bytes >=
2045                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
2046                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f))
2047                                 zb->reset_zone = 1;
2048                 }
2049
2050                 /* Reset the zone pointer if necessary */
2051                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
2052                         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
2053                                 /*
2054                                  * Unset io-u->file to tell get_next_verify()
2055                                  * that this IO is not requeue.
2056                                  */
2057                                 io_u->file = NULL;
2058                                 if (!get_next_verify(td, io_u)) {
2059                                         zone_unlock(zb);
2060                                         return io_u_accept;
2061                                 }
2062                                 io_u->file = f;
2063                         }
2064
2065                         /*
2066                          * Since previous write requests may have been submitted
2067                          * asynchronously and since we will submit the zone
2068                          * reset synchronously, wait until previously submitted
2069                          * write requests have completed before issuing a
2070                          * zone reset.
2071                          */
2072                         io_u_quiesce(td);
2073                         zb->reset_zone = 0;
2074                         if (__zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
2075                                 goto eof;
2076
2077                         if (zb->capacity < min_bs) {
2078                                 td_verror(td, EINVAL, "ZCAP is less min_bs");
2079                                 log_err("zone capacity %"PRIu64" smaller than minimum block size %"PRIu64"\n",
2080                                         zb->capacity, min_bs);
2081                                 goto eof;
2082                         }
2083                 }
2084
2085                 /* Make writes occur at the write pointer */
2086                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
2087                 io_u->offset = zb->wp;
2088                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
2089                         td_verror(td, EINVAL, "invalid WP value");
2090                         dprint(FD_ZBD, "%s: dropped request with offset %llu\n",
2091                                f->file_name, io_u->offset);
2092                         goto eof;
2093                 }
2094
2095                 /*
2096                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
2097                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
2098                  * small.
2099                  */
2100                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2101                               zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset);
2102                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2103                 if (new_len == io_u->buflen)
2104                         goto accept;
2105                 if (new_len >= min_bs) {
2106                         io_u->buflen = new_len;
2107                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2108                                orig_len, io_u->buflen);
2109                         goto accept;
2110                 }
2111
2112                 td_verror(td, EIO, "zone remainder too small");
2113                 log_err("zone remainder %lld smaller than min block size %"PRIu64"\n",
2114                         (zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset), min_bs);
2115
2116                 goto eof;
2117
2118         case DDIR_TRIM:
2119                 /* Check random trim targets a non-empty zone */
2120                 if (!td_random(td) || zb->wp > zb->start)
2121                         goto accept;
2122
2123                 /* Find out a non-empty zone to trim */
2124                 zone_unlock(zb);
2125                 zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
2126                 zb = zbd_find_zone(td, io_u, 1, zb, zl);
2127                 if (zb) {
2128                         io_u->offset = zb->start;
2129                         dprint(FD_ZBD, "%s: found new zone(%lld) for trim\n",
2130                                f->file_name, io_u->offset);
2131                         goto accept;
2132                 }
2133
2134                 goto eof;
2135
2136         case DDIR_SYNC:
2137                 /* fall-through */
2138         case DDIR_DATASYNC:
2139         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
2140         case DDIR_WAIT:
2141         case DDIR_LAST:
2142         case DDIR_INVAL:
2143                 goto accept;
2144         }
2145
2146         assert(false);
2147
2148 accept:
2149         assert(zb->has_wp);
2150         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
2151         assert(!io_u->zbd_queue_io);
2152         assert(!io_u->zbd_put_io);
2153
2154         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
2155         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
2156
2157         /*
2158          * Since we return with the zone lock still held,
2159          * add an annotation to let Coverity know that it
2160          * is intentional.
2161          */
2162         /* coverity[missing_unlock] */
2163
2164         return io_u_accept;
2165
2166 eof:
2167         if (zb && zb->has_wp)
2168                 zone_unlock(zb);
2169
2170         return io_u_eof;
2171 }
2172
2173 /* Return a string with ZBD statistics */
2174 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
2175 {
2176         char *res;
2177
2178         if (asprintf(&res, "; %"PRIu64" zone resets", ts->nr_zone_resets) < 0)
2179                 return NULL;
2180         return res;
2181 }
2182
2183 /**
2184  * zbd_do_io_u_trim - If reset zone is applicable, do reset zone instead of trim
2185  *
2186  * @td: FIO thread data.
2187  * @io_u: FIO I/O unit.
2188  *
2189  * It is assumed that z->mutex is already locked.
2190  * Return io_u_completed when reset zone succeeds. Return 0 when the target zone
2191  * does not have write pointer. On error, return negative errno.
2192  */
2193 int zbd_do_io_u_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2194 {
2195         struct fio_file *f = io_u->file;
2196         struct fio_zone_info *z;
2197         int ret;
2198
2199         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
2200         if (!z->has_wp)
2201                 return 0;
2202
2203         if (io_u->offset != z->start) {
2204                 log_err("Trim offset not at zone start (%lld)\n",
2205                         io_u->offset);
2206                 return -EINVAL;
2207         }
2208
2209         ret = zbd_reset_zone((struct thread_data *)td, f, z);
2210         if (ret < 0)
2211                 return ret;
2212
2213         return io_u_completed;
2214 }