zbd.c

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