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_valid_data_bytes -= 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 static uint64_t zbd_set_vdb(struct thread_data *td, const struct fio_file *f)
1194 {
1195         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
1196         uint64_t wp_vdb = 0;
1197
1198         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1199         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1200         for (z = zb; z < ze; z++) {
1201                 if (z->has_wp) {
1202                         zone_lock(td, f, z);
1203                         wp_vdb += z->wp - z->start;
1204                 }
1205         }
1206
1207         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1208         f->zbd_info->wp_valid_data_bytes = wp_vdb;
1209         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1210
1211         for (z = zb; z < ze; z++)
1212                 if (z->has_wp)
1213                         zone_unlock(z);
1214
1215         return wp_vdb;
1216 }
1217
1218 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1219 {
1220         struct fio_zone_info *zb, *ze;
1221         uint64_t vdb;
1222         bool verify_data_left = false;
1223
1224         if (!f->zbd_info || !td_write(td))
1225                 return;
1226
1227         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1228         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1229         vdb = zbd_set_vdb(td, f);
1230
1231         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): valid data bytes = %" PRIu64 "\n",
1232                __func__, f->file_name, vdb);
1233
1234         /*
1235          * If data verification is enabled reset the affected zones before
1236          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
1237          * writing data, which causes data loss.
1238          */
1239         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1240                 verify_data_left = td->runstate == TD_VERIFYING ||
1241                         td->io_hist_len || td->verify_batch;
1242                 if (td->io_hist_len && td->o.verify_backlog)
1243                         verify_data_left =
1244                                 td->io_hist_len % td->o.verify_backlog;
1245                 if (!verify_data_left)
1246                         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze);
1247         }
1248
1249         zbd_reset_write_cnt(td, f);
1250 }
1251
1252 /* Return random zone index for one of the open zones. */
1253 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
1254                                      const struct io_u *io_u)
1255 {
1256         return (io_u->offset - f->file_offset) *
1257                 f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
1258 }
1259
1260 static bool any_io_in_flight(void)
1261 {
1262         struct thread_data *td;
1263         int i;
1264
1265         for_each_td(td, i) {
1266                 if (td->io_u_in_flight)
1267                         return true;
1268         }
1269
1270         return false;
1271 }
1272
1273 /*
1274  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
1275  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
1276  * necessary. The open zone is searched across sequential zones.
1277  * This algorithm can only work correctly if all write pointers are
1278  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
1279  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
1280  */
1281 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
1282                                                       struct io_u *io_u)
1283 {
1284         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1285         struct fio_file *f = io_u->file;
1286         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1287         struct fio_zone_info *z;
1288         unsigned int open_zone_idx = -1;
1289         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
1290         int i;
1291         bool wait_zone_close;
1292         bool in_flight;
1293         bool should_retry = true;
1294
1295         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1296
1297         if (zbdi->max_open_zones || td->o.job_max_open_zones) {
1298                 /*
1299                  * This statement accesses zbdi->open_zones[] on purpose
1300                  * without locking.
1301                  */
1302                 zone_idx = zbdi->open_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
1303         } else {
1304                 zone_idx = zbd_offset_to_zone_idx(f, io_u->offset);
1305         }
1306         if (zone_idx < f->min_zone)
1307                 zone_idx = f->min_zone;
1308         else if (zone_idx >= f->max_zone)
1309                 zone_idx = f->max_zone - 1;
1310
1311         dprint(FD_ZBD,
1312                "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
1313                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
1314
1315         /*
1316          * Since z->mutex is the outer lock and zbdi->mutex the inner
1317          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
1318          * has changed after 'z' has been assigned and before zbdi->mutex
1319          * has been obtained. Hence the loop.
1320          */
1321         for (;;) {
1322                 uint32_t tmp_idx;
1323
1324                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1325                 if (z->has_wp)
1326                         zone_lock(td, f, z);
1327
1328                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1329
1330                 if (z->has_wp) {
1331                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1332                             zbdi->max_open_zones == 0 &&
1333                             td->o.job_max_open_zones == 0)
1334                                 goto examine_zone;
1335                         if (zbdi->num_open_zones == 0) {
1336                                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
1337                                        __func__, f->file_name);
1338                                 goto open_other_zone;
1339                         }
1340                 }
1341
1342                 /*
1343                  * List of opened zones is per-device, shared across all
1344                  * threads. Start with quasi-random candidate zone. Ignore
1345                  * zones which don't belong to thread's offset/size area.
1346                  */
1347                 open_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1348                 assert(!open_zone_idx ||
1349                        open_zone_idx < zbdi->num_open_zones);
1350                 tmp_idx = open_zone_idx;
1351
1352                 for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1353                         uint32_t tmpz;
1354
1355                         if (tmp_idx >= zbdi->num_open_zones)
1356                                 tmp_idx = 0;
1357                         tmpz = zbdi->open_zones[tmp_idx];
1358                         if (f->min_zone <= tmpz && tmpz < f->max_zone) {
1359                                 open_zone_idx = tmp_idx;
1360                                 goto found_candidate_zone;
1361                         }
1362
1363                         tmp_idx++;
1364                 }
1365
1366                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1367                         __func__, f->file_name);
1368
1369                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1370
1371                 if (z->has_wp)
1372                         zone_unlock(z);
1373
1374                 return NULL;
1375
1376 found_candidate_zone:
1377                 new_zone_idx = zbdi->open_zones[open_zone_idx];
1378                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1379                         break;
1380                 zone_idx = new_zone_idx;
1381
1382                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1383
1384                 if (z->has_wp)
1385                         zone_unlock(z);
1386         }
1387
1388         /* Both z->mutex and zbdi->mutex are held. */
1389
1390 examine_zone:
1391         if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs) {
1392                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1393                 goto out;
1394         }
1395
1396 open_other_zone:
1397         /* Check if number of open zones reaches one of limits. */
1398         wait_zone_close =
1399                 zbdi->num_open_zones == f->max_zone - f->min_zone ||
1400                 (zbdi->max_open_zones &&
1401                  zbdi->num_open_zones == zbdi->max_open_zones) ||
1402                 (td->o.job_max_open_zones &&
1403                  td->num_open_zones == td->o.job_max_open_zones);
1404
1405         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1406
1407         /* Only z->mutex is held. */
1408
1409         /*
1410          * When number of open zones reaches to one of limits, wait for
1411          * zone close before opening a new zone.
1412          */
1413         if (wait_zone_close) {
1414                 dprint(FD_ZBD,
1415                        "%s(%s): quiesce to allow open zones to close\n",
1416                        __func__, f->file_name);
1417                 io_u_quiesce(td);
1418         }
1419
1420 retry:
1421         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1422         for (i = f->io_size / zbdi->zone_size; i > 0; i--) {
1423                 zone_idx++;
1424                 if (z->has_wp)
1425                         zone_unlock(z);
1426                 z++;
1427                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1428                         /* Wrap-around. */
1429                         zone_idx = f->min_zone;
1430                         z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1431                 }
1432                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1433                 if (!z->has_wp)
1434                         continue;
1435                 zone_lock(td, f, z);
1436                 if (z->open)
1437                         continue;
1438                 if (zbd_open_zone(td, f, z))
1439                         goto out;
1440         }
1441
1442         /* Only z->mutex is held. */
1443
1444         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1445         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1446         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1447                 zone_idx = zbdi->open_zones[i];
1448                 if (zone_idx < f->min_zone || zone_idx >= f->max_zone)
1449                         continue;
1450                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1451                 zone_unlock(z);
1452
1453                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1454
1455                 zone_lock(td, f, z);
1456                 if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs)
1457                         goto out;
1458                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1459         }
1460
1461         /*
1462          * When any I/O is in-flight or when all I/Os in-flight get completed,
1463          * the I/Os might have closed zones then retry the steps to open a zone.
1464          * Before retry, call io_u_quiesce() to complete in-flight writes.
1465          */
1466         in_flight = any_io_in_flight();
1467         if (in_flight || should_retry) {
1468                 dprint(FD_ZBD,
1469                        "%s(%s): wait zone close and retry open zones\n",
1470                        __func__, f->file_name);
1471                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1472                 zone_unlock(z);
1473                 io_u_quiesce(td);
1474                 zone_lock(td, f, z);
1475                 should_retry = in_flight;
1476                 goto retry;
1477         }
1478
1479         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1480
1481         zone_unlock(z);
1482
1483         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n",
1484                __func__, f->file_name);
1485
1486         return NULL;
1487
1488 out:
1489         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n",
1490                __func__, f->file_name, zone_idx);
1491
1492         io_u->offset = z->start;
1493         assert(z->has_wp);
1494         assert(z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1495
1496         return z;
1497 }
1498
1499 /*
1500  * Find another zone which has @min_bytes of readable data. Search in zones
1501  * @zb + 1 .. @zl. For random workload, also search in zones @zb - 1 .. @zf.
1502  *
1503  * Either returns NULL or returns a zone pointer. When the zone has write
1504  * pointer, hold the mutex for the zone.
1505  */
1506 static struct fio_zone_info *
1507 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, uint64_t min_bytes,
1508               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1509 {
1510         struct fio_file *f = io_u->file;
1511         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1512         const struct fio_zone_info *const zf = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1513
1514         /*
1515          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1516          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1517          */
1518         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1519                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1520                         if (z1->has_wp)
1521                                 zone_lock(td, f, z1);
1522                         if (z1->start + min_bytes <= z1->wp)
1523                                 return z1;
1524                         if (z1->has_wp)
1525                                 zone_unlock(z1);
1526                 } else if (!td_random(td)) {
1527                         break;
1528                 }
1529
1530                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1531                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1532                         if (z2->has_wp)
1533                                 zone_lock(td, f, z2);
1534                         if (z2->start + min_bytes <= z2->wp)
1535                                 return z2;
1536                         if (z2->has_wp)
1537                                 zone_unlock(z2);
1538                 }
1539         }
1540
1541         dprint(FD_ZBD,
1542                "%s: no zone has %"PRIu64" bytes of readable data\n",
1543                f->file_name, min_bytes);
1544
1545         return NULL;
1546 }
1547
1548 /**
1549  * zbd_end_zone_io - update zone status at command completion
1550  * @io_u: I/O unit
1551  * @z: zone info pointer
1552  *
1553  * If the write command made the zone full, close it.
1554  *
1555  * The caller must hold z->mutex.
1556  */
1557 static void zbd_end_zone_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
1558                             struct fio_zone_info *z)
1559 {
1560         const struct fio_file *f = io_u->file;
1561
1562         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE &&
1563             io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1564                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1565                 zbd_close_zone(td, f, z);
1566                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1567         }
1568 }
1569
1570 /**
1571  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1572  * @io_u: I/O unit
1573  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1574  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1575  *
1576  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1577  * target zone.
1578  */
1579 static void zbd_queue_io(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int q,
1580                          bool success)
1581 {
1582         const struct fio_file *f = io_u->file;
1583         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1584         struct fio_zone_info *z;
1585         uint64_t zone_end;
1586
1587         assert(zbd_info);
1588
1589         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1590         assert(z->has_wp);
1591
1592         if (!success)
1593                 goto unlock;
1594
1595         dprint(FD_ZBD,
1596                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1597                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1598
1599         switch (io_u->ddir) {
1600         case DDIR_WRITE:
1601                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1602                                zbd_zone_capacity_end(z));
1603
1604                 /*
1605                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1606                  * have occurred.
1607                  */
1608                 pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1609                 if (z->wp <= zone_end)
1610                         zbd_info->wp_valid_data_bytes += zone_end - z->wp;
1611                 pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1612                 z->wp = zone_end;
1613                 break;
1614         default:
1615                 break;
1616         }
1617
1618         if (q == FIO_Q_COMPLETED && !io_u->error)
1619                 zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1620
1621 unlock:
1622         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1623                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1624                 zone_unlock(z);
1625                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1626         }
1627 }
1628
1629 /**
1630  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1631  * @io_u: I/O unit
1632  */
1633 static void zbd_put_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
1634 {
1635         const struct fio_file *f = io_u->file;
1636         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1637         struct fio_zone_info *z;
1638
1639         assert(zbd_info);
1640
1641         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1642         assert(z->has_wp);
1643
1644         dprint(FD_ZBD,
1645                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1646                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1647
1648         zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1649
1650         zone_unlock(z);
1651 }
1652
1653 /*
1654  * Windows and MacOS do not define this.
1655  */
1656 #ifndef EREMOTEIO
1657 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1658 #endif
1659
1660 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1661 {
1662         switch (error_code) {
1663         case EIO:
1664         case EREMOTEIO:
1665                 return true;
1666         }
1667         return false;
1668 }
1669
1670 /**
1671  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1672  * @td: FIO thread data.
1673  * @io_u: FIO I/O unit.
1674  *
1675  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1676  * no more IO can be performed in the current zone.
1677  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1678  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1679  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1680  * This applies only to read and write operations.
1681  */
1682 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1683 {
1684         struct fio_file *f = io_u->file;
1685         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1686         struct fio_zone_info *z;
1687
1688         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1689         assert(td->o.zone_size);
1690         assert(f->zbd_info);
1691
1692         z = zbd_offset_to_zone(f, f->last_pos[ddir]);
1693
1694         /*
1695          * When the zone capacity is smaller than the zone size and the I/O is
1696          * sequential write, skip to zone end if the latest position is at the
1697          * zone capacity limit.
1698          */
1699         if (z->capacity < f->zbd_info->zone_size &&
1700             !td_random(td) && ddir == DDIR_WRITE &&
1701             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1702                 dprint(FD_ZBD,
1703                        "%s: Jump from zone capacity limit to zone end:"
1704                        " (%"PRIu64" -> %"PRIu64") for zone %u (%"PRIu64")\n",
1705                        f->file_name, f->last_pos[ddir],
1706                        zbd_zone_end(z), zbd_zone_idx(f, z), z->capacity);
1707                 td->io_skip_bytes += zbd_zone_end(z) - f->last_pos[ddir];
1708                 f->last_pos[ddir] = zbd_zone_end(z);
1709         }
1710
1711         /*
1712          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1713          */
1714         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1715                 return;
1716
1717         /*
1718          * It is time to switch to a new zone if:
1719          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1720          * - The last position reached the end of the current zone.
1721          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1722          *   reached the zone write pointer.
1723          */
1724         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1725             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_end(z) ||
1726             (ddir == DDIR_READ &&
1727              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1728                 /*
1729                  * Skip zones.
1730                  */
1731                 td->zone_bytes = 0;
1732                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1733
1734                 /*
1735                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1736                  */
1737                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1738                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1739
1740                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1741                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1742         }
1743 }
1744
1745 /**
1746  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonemode=zbd.
1747  *
1748  * @td: FIO thread data.
1749  * @io_u: FIO I/O unit.
1750  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1751  *
1752  * Return adjusted I/O direction.
1753  */
1754 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1755                               enum fio_ddir ddir)
1756 {
1757         /*
1758          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1759          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1760          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1761          * write to make sure data to read exists.
1762          */
1763         assert(io_u->file->zbd_info);
1764         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1765                 return ddir;
1766
1767         if (io_u->file->last_start[DDIR_WRITE] != -1ULL || td->o.read_beyond_wp)
1768                 return DDIR_READ;
1769
1770         return DDIR_WRITE;
1771 }
1772
1773 /**
1774  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1775  * @td: FIO thread data.
1776  * @io_u: FIO I/O unit.
1777  *
1778  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1779  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1780  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1781  */
1782 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1783 {
1784         struct fio_file *f = io_u->file;
1785         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1786         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1787         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1788         uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1789         uint64_t new_len;
1790         int64_t range;
1791
1792         assert(zbdi);
1793         assert(min_bs);
1794         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1795         assert(io_u->buflen);
1796
1797         zb = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1798         orig_zb = zb;
1799
1800         if (!zb->has_wp) {
1801                 /* Accept non-write I/Os for conventional zones. */
1802                 if (io_u->ddir != DDIR_WRITE)
1803                         return io_u_accept;
1804
1805                 /*
1806                  * Make sure that writes to conventional zones
1807                  * don't cross over to any sequential zones.
1808                  */
1809                 if (!(zb + 1)->has_wp ||
1810                     io_u->offset + io_u->buflen <= (zb + 1)->start)
1811                         return io_u_accept;
1812
1813                 if (io_u->offset + min_bs > (zb + 1)->start) {
1814                         dprint(FD_IO,
1815                                "%s: off=%llu + min_bs=%"PRIu64" > next zone %"PRIu64"\n",
1816                                f->file_name, io_u->offset,
1817                                min_bs, (zb + 1)->start);
1818                         io_u->offset =
1819                                 zb->start + (zb + 1)->start - io_u->offset;
1820                         new_len = min(io_u->buflen,
1821                                       (zb + 1)->start - io_u->offset);
1822                 } else {
1823                         new_len = (zb + 1)->start - io_u->offset;
1824                 }
1825
1826                 io_u->buflen = new_len / min_bs * min_bs;
1827
1828                 return io_u_accept;
1829         }
1830
1831         /*
1832          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1833          * is enabled.
1834          */
1835         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1836             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1837                 return io_u_accept;
1838
1839         zone_lock(td, f, zb);
1840
1841         switch (io_u->ddir) {
1842         case DDIR_READ:
1843                 if (td->runstate == TD_VERIFYING && td_write(td))
1844                         goto accept;
1845
1846                 /*
1847                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1848                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1849                  * the I/O.
1850                  */
1851                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1852                         zb->wp - zb->start : 0;
1853                 if (range < min_bs ||
1854                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1855                         zone_unlock(zb);
1856                         zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1857                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, min_bs, zb, zl);
1858                         if (!zb) {
1859                                 dprint(FD_ZBD,
1860                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1861                                        f->file_name, io_u->offset,
1862                                        io_u->buflen);
1863                                 goto eof;
1864                         }
1865                         /*
1866                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1867                          * least min_bs.
1868                          */
1869                         range = zb->wp - zb->start;
1870                         assert(range >= min_bs);
1871
1872                         if (!td_random(td))
1873                                 io_u->offset = zb->start;
1874                 }
1875
1876                 /*
1877                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1878                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1879                  */
1880                 if (range <= io_u->buflen)
1881                         io_u->offset = zb->start;
1882                 else if (td_random(td))
1883                         io_u->offset = zb->start +
1884                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1885                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1886
1887                 /*
1888                  * When zbd_find_zone() returns a conventional zone,
1889                  * we can simply accept the new i/o offset here.
1890                  */
1891                 if (!zb->has_wp)
1892                         return io_u_accept;
1893
1894                 /*
1895                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1896                  */
1897                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1898                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1899                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1900                 if (new_len < io_u->buflen) {
1901                         io_u->buflen = new_len;
1902                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1903                                orig_len, io_u->buflen);
1904                 }
1905
1906                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1907                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1908
1909                 goto accept;
1910
1911         case DDIR_WRITE:
1912                 if (io_u->buflen > zbdi->zone_size) {
1913                         td_verror(td, EINVAL, "I/O buflen exceeds zone size");
1914                         dprint(FD_IO,
1915                                "%s: I/O buflen %llu exceeds zone size %"PRIu64"\n",
1916                                f->file_name, io_u->buflen, zbdi->zone_size);
1917                         goto eof;
1918                 }
1919
1920 retry:
1921                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1922                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs) {
1923                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1924                         zbd_close_zone(td, f, zb);
1925                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1926                         dprint(FD_ZBD,
1927                                "%s: finish zone %d\n",
1928                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb));
1929                         io_u_quiesce(td);
1930                         zbd_finish_zone(td, f, zb);
1931                         if (zbd_zone_idx(f, zb) + 1 >= f->max_zone) {
1932                                 if (!td_random(td))
1933                                         goto eof;
1934                         }
1935                         zone_unlock(zb);
1936
1937                         /* Find the next write pointer zone */
1938                         do {
1939                                 zb++;
1940                                 if (zbd_zone_idx(f, zb) >= f->max_zone)
1941                                         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1942                         } while (!zb->has_wp);
1943
1944                         zone_lock(td, f, zb);
1945                 }
1946
1947                 if (!zbd_open_zone(td, f, zb)) {
1948                         zone_unlock(zb);
1949                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1950                         if (!zb) {
1951                                 dprint(FD_IO, "%s: can't convert to open zone",
1952                                        f->file_name);
1953                                 goto eof;
1954                         }
1955                 }
1956
1957                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1958                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs)
1959                         goto retry;
1960
1961                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
1962                 if (td->o.zrf.u.f) {
1963                         if (zbdi->wp_valid_data_bytes >=
1964                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
1965                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f))
1966                                 zb->reset_zone = 1;
1967                 }
1968
1969                 /* Reset the zone pointer if necessary */
1970                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
1971                         if (td->o.verify != VERIFY_NONE) {
1972                                 /*
1973                                  * Unset io-u->file to tell get_next_verify()
1974                                  * that this IO is not requeue.
1975                                  */
1976                                 io_u->file = NULL;
1977                                 if (!get_next_verify(td, io_u)) {
1978                                         zone_unlock(zb);
1979                                         return io_u_accept;
1980                                 }
1981                                 io_u->file = f;
1982                         }
1983
1984                         /*
1985                          * Since previous write requests may have been submitted
1986                          * asynchronously and since we will submit the zone
1987                          * reset synchronously, wait until previously submitted
1988                          * write requests have completed before issuing a
1989                          * zone reset.
1990                          */
1991                         io_u_quiesce(td);
1992                         zb->reset_zone = 0;
1993                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
1994                                 goto eof;
1995
1996                         if (zb->capacity < min_bs) {
1997                                 td_verror(td, EINVAL, "ZCAP is less min_bs");
1998                                 log_err("zone capacity %"PRIu64" smaller than minimum block size %"PRIu64"\n",
1999                                         zb->capacity, min_bs);
2000                                 goto eof;
2001                         }
2002                 }
2003
2004                 /* Make writes occur at the write pointer */
2005                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
2006                 io_u->offset = zb->wp;
2007                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
2008                         td_verror(td, EINVAL, "invalid WP value");
2009                         dprint(FD_ZBD, "%s: dropped request with offset %llu\n",
2010                                f->file_name, io_u->offset);
2011                         goto eof;
2012                 }
2013
2014                 /*
2015                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
2016                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
2017                  * small.
2018                  */
2019                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2020                               zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset);
2021                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2022                 if (new_len == io_u->buflen)
2023                         goto accept;
2024                 if (new_len >= min_bs) {
2025                         io_u->buflen = new_len;
2026                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2027                                orig_len, io_u->buflen);
2028                         goto accept;
2029                 }
2030
2031                 td_verror(td, EIO, "zone remainder too small");
2032                 log_err("zone remainder %lld smaller than min block size %"PRIu64"\n",
2033                         (zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset), min_bs);
2034
2035                 goto eof;
2036
2037         case DDIR_TRIM:
2038                 /* Check random trim targets a non-empty zone */
2039                 if (!td_random(td) || zb->wp > zb->start)
2040                         goto accept;
2041
2042                 /* Find out a non-empty zone to trim */
2043                 zone_unlock(zb);
2044                 zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
2045                 zb = zbd_find_zone(td, io_u, 1, zb, zl);
2046                 if (zb) {
2047                         io_u->offset = zb->start;
2048                         dprint(FD_ZBD, "%s: found new zone(%lld) for trim\n",
2049                                f->file_name, io_u->offset);
2050                         goto accept;
2051                 }
2052
2053                 goto eof;
2054
2055         case DDIR_SYNC:
2056                 /* fall-through */
2057         case DDIR_DATASYNC:
2058         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
2059         case DDIR_WAIT:
2060         case DDIR_LAST:
2061         case DDIR_INVAL:
2062                 goto accept;
2063         }
2064
2065         assert(false);
2066
2067 accept:
2068         assert(zb->has_wp);
2069         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
2070         assert(!io_u->zbd_queue_io);
2071         assert(!io_u->zbd_put_io);
2072
2073         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
2074         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
2075
2076         /*
2077          * Since we return with the zone lock still held,
2078          * add an annotation to let Coverity know that it
2079          * is intentional.
2080          */
2081         /* coverity[missing_unlock] */
2082
2083         return io_u_accept;
2084
2085 eof:
2086         if (zb && zb->has_wp)
2087                 zone_unlock(zb);
2088
2089         return io_u_eof;
2090 }
2091
2092 /* Return a string with ZBD statistics */
2093 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
2094 {
2095         char *res;
2096
2097         if (asprintf(&res, "; %"PRIu64" zone resets", ts->nr_zone_resets) < 0)
2098                 return NULL;
2099         return res;
2100 }
2101
2102 /**
2103  * zbd_do_io_u_trim - If reset zone is applicable, do reset zone instead of trim
2104  *
2105  * @td: FIO thread data.
2106  * @io_u: FIO I/O unit.
2107  *
2108  * It is assumed that z->mutex is already locked.
2109  * Return io_u_completed when reset zone succeeds. Return 0 when the target zone
2110  * does not have write pointer. On error, return negative errno.
2111  */
2112 int zbd_do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2113 {
2114         struct fio_file *f = io_u->file;
2115         struct fio_zone_info *z;
2116         int ret;
2117
2118         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
2119         if (!z->has_wp)
2120                 return 0;
2121
2122         if (io_u->offset != z->start) {
2123                 log_err("Trim offset not at zone start (%lld)\n",
2124                         io_u->offset);
2125                 return -EINVAL;
2126         }
2127
2128         ret = zbd_reset_zone((struct thread_data *)td, f, z);
2129         if (ret < 0)
2130                 return ret;
2131
2132         return io_u_completed;
2133 }