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