zbd.c

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