zbd.c

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