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