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->sectors_with_data -= data_in_zone;
 290         f->zbd_info->wp_sectors_with_data -= data_in_zone;
 291         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 292
 293         z->wp = z->start;
 294         z->verify_block = 0;
 295
 296         td->ts.nr_zone_resets++;
 297
 298         return ret;
 299 }
 300
 301 /**
 302  * zbd_close_zone - Remove a zone from the open zones array.
 303  * @td: FIO thread data.
 304  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 305  * @zone_idx: Index of the zone to remove.
 306  *
 307  * The caller must hold f->zbd_info->mutex.
 308  */
 309 static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 310                            struct fio_zone_info *z)
 311 {
 312         uint32_t ozi;
 313
 314         if (!z->open)
 315                 return;
 316
 317         for (ozi = 0; ozi < f->zbd_info->num_open_zones; ozi++) {
 318                 if (zbd_get_zone(f, f->zbd_info->open_zones[ozi]) == z)
 319                         break;
 320         }
 321         if (ozi == f->zbd_info->num_open_zones)
 322                 return;
 323
 324         dprint(FD_ZBD, "%s: closing zone %u\n",
 325                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 326
 327         memmove(f->zbd_info->open_zones + ozi,
 328                 f->zbd_info->open_zones + ozi + 1,
 329                 (ZBD_MAX_OPEN_ZONES - (ozi + 1)) *
 330                 sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
 331
 332         f->zbd_info->num_open_zones--;
 333         td->num_open_zones--;
 334         z->open = 0;
 335 }
 336
 337 /**
 338  * zbd_finish_zone - finish the specified zone
 339  * @td: FIO thread data.
 340  * @f: FIO file for which to finish a zone
 341  * @z: Zone to finish.
 342  *
 343  * Finish the zone at @offset with open or close status.
 344  */
 345 static int zbd_finish_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 346                            struct fio_zone_info *z)
 347 {
 348         uint64_t offset = z->start;
 349         uint64_t length = f->zbd_info->zone_size;
 350         int ret = 0;
 351
 352         switch (f->zbd_info->model) {
 353         case ZBD_HOST_AWARE:
 354         case ZBD_HOST_MANAGED:
 355                 if (td->io_ops && td->io_ops->finish_zone)
 356                         ret = td->io_ops->finish_zone(td, f, offset, length);
 357                 else
 358                         ret = blkzoned_finish_zone(td, f, offset, length);
 359                 break;
 360         default:
 361                 break;
 362         }
 363
 364         if (ret < 0) {
 365                 td_verror(td, errno, "finish zone failed");
 366                 log_err("%s: finish zone at sector %"PRIu64" failed (%d).\n",
 367                         f->file_name, offset >> 9, errno);
 368         } else {
 369                 z->wp = (z+1)->start;
 370         }
 371
 372         return ret;
 373 }
 374
 375 /**
 376  * zbd_reset_zones - Reset a range of zones.
 377  * @td: fio thread data.
 378  * @f: fio file for which to reset zones
 379  * @zb: first zone to reset.
 380  * @ze: first zone not to reset.
 381  *
 382  * Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 383  */
 384 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 385                            struct fio_zone_info *const zb,
 386                            struct fio_zone_info *const ze)
 387 {
 388         struct fio_zone_info *z;
 389         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 390         int res = 0;
 391
 392         assert(min_bs);
 393
 394         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n",
 395                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb), zbd_zone_idx(f, ze));
 396
 397         for (z = zb; z < ze; z++) {
 398                 if (!z->has_wp)
 399                         continue;
 400
 401                 zone_lock(td, f, z);
 402                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 403                 zbd_close_zone(td, f, z);
 404                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 405
 406                 if (z->wp != z->start) {
 407                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zone %u\n",
 408                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, z));
 409                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0)
 410                                 res = 1;
 411                 }
 412
 413                 zone_unlock(z);
 414         }
 415
 416         return res;
 417 }
 418
 419 /**
 420  * zbd_get_max_open_zones - Get the maximum number of open zones
 421  * @td: FIO thread data
 422  * @f: FIO file for which to get max open zones
 423  * @max_open_zones: Upon success, result will be stored here.
 424  *
 425  * A @max_open_zones value set to zero means no limit.
 426  *
 427  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 428  */
 429 static int zbd_get_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 430                                   unsigned int *max_open_zones)
 431 {
 432         int ret;
 433
 434         if (td->io_ops && td->io_ops->get_max_open_zones)
 435                 ret = td->io_ops->get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 436         else
 437                 ret = blkzoned_get_max_open_zones(td, f, max_open_zones);
 438         if (ret < 0) {
 439                 td_verror(td, errno, "get max open zones failed");
 440                 log_err("%s: get max open zones failed (%d).\n",
 441                         f->file_name, errno);
 442         }
 443
 444         return ret;
 445 }
 446
 447 /**
 448  * zbd_open_zone - Add a zone to the array of open zones.
 449  * @td: fio thread data.
 450  * @f: fio file that has the open zones to add.
 451  * @zone_idx: Index of the zone to add.
 452  *
 453  * Open a ZBD zone if it is not already open. Returns true if either the zone
 454  * was already open or if the zone was successfully added to the array of open
 455  * zones without exceeding the maximum number of open zones. Returns false if
 456  * the zone was not already open and opening the zone would cause the zone limit
 457  * to be exceeded.
 458  */
 459 static bool zbd_open_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 460                           struct fio_zone_info *z)
 461 {
 462         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 463         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 464         uint32_t zone_idx = zbd_zone_idx(f, z);
 465         bool res = true;
 466
 467         if (z->cond == ZBD_ZONE_COND_OFFLINE)
 468                 return false;
 469
 470         /*
 471          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 472          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 473          */
 474         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 475                 return false;
 476
 477         /*
 478          * zbdi->max_open_zones == 0 means that there is no limit on the maximum
 479          * number of open zones. In this case, do no track open zones in
 480          * zbdi->open_zones array.
 481          */
 482         if (!zbdi->max_open_zones)
 483                 return true;
 484
 485         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
 486
 487         if (z->open) {
 488                 /*
 489                  * If the zone is going to be completely filled by writes
 490                  * already in-flight, handle it as a full zone instead of an
 491                  * open zone.
 492                  */
 493                 if (!zbd_zone_remainder(z))
 494                         res = false;
 495                 goto out;
 496         }
 497
 498         res = false;
 499         /* Zero means no limit */
 500         if (td->o.job_max_open_zones > 0 &&
 501             td->num_open_zones >= td->o.job_max_open_zones)
 502                 goto out;
 503         if (zbdi->num_open_zones >= zbdi->max_open_zones)
 504                 goto out;
 505
 506         dprint(FD_ZBD, "%s: opening zone %u\n",
 507                f->file_name, zone_idx);
 508
 509         zbdi->open_zones[zbdi->num_open_zones++] = zone_idx;
 510         td->num_open_zones++;
 511         z->open = 1;
 512         res = true;
 513
 514 out:
 515         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
 516         return res;
 517 }
 518
 519 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned block drives. */
 520 static bool zbd_using_direct_io(void)
 521 {
 522         struct thread_data *td;
 523         struct fio_file *f;
 524         int i, j;
 525
 526         for_each_td(td, i) {
 527                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
 528                         continue;
 529                 for_each_file(td, f, j) {
 530                         if (f->zbd_info && f->filetype == FIO_TYPE_BLOCK &&
 531                             f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
 532                                 return false;
 533                 }
 534         }
 535
 536         return true;
 537 }
 538
 539 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
 540 static bool zbd_is_seq_job(struct fio_file *f)
 541 {
 542         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
 543
 544         assert(f->zbd_info);
 545
 546         if (f->io_size == 0)
 547                 return false;
 548
 549         zone_idx_b = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
 550         zone_idx_e =
 551                 zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
 552         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
 553                 if (zbd_get_zone(f, zone_idx)->has_wp)
 554                         return true;
 555
 556         return false;
 557 }
 558
 559 /*
 560  * Verify whether the file offset and size parameters are aligned with zone
 561  * boundaries. If the file offset is not aligned, align it down to the start of
 562  * the zone containing the start offset and align up the file io_size parameter.
 563  */
 564 static bool zbd_zone_align_file_sizes(struct thread_data *td,
 565                                       struct fio_file *f)
 566 {
 567         const struct fio_zone_info *z;
 568         uint64_t new_offset, new_end;
 569
 570         if (!f->zbd_info)
 571                 return true;
 572         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 573                 return true;
 574         if (!zbd_is_seq_job(f))
 575                 return true;
 576
 577         if (!td->o.zone_size) {
 578                 td->o.zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 579                 if (!td->o.zone_size) {
 580                         log_err("%s: invalid 0 zone size\n",
 581                                 f->file_name);
 582                         return false;
 583                 }
 584         } else if (td->o.zone_size != f->zbd_info->zone_size) {
 585                 log_err("%s: zonesize %llu does not match the device zone size %"PRIu64".\n",
 586                         f->file_name, td->o.zone_size,
 587                         f->zbd_info->zone_size);
 588                 return false;
 589         }
 590
 591         if (td->o.zone_skip % td->o.zone_size) {
 592                 log_err("%s: zoneskip %llu is not a multiple of the device zone size %llu.\n",
 593                         f->file_name, td->o.zone_skip,
 594                         td->o.zone_size);
 595                 return false;
 596         }
 597
 598         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset);
 599         if ((f->file_offset != z->start) &&
 600             (td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ)) {
 601                 new_offset = zbd_zone_end(z);
 602                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 603                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 604                                  f->file_name);
 605                         return false;
 606                 }
 607                 log_info("%s: rounded up offset from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 608                          f->file_name, f->file_offset,
 609                          new_offset);
 610                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 611                 f->file_offset = new_offset;
 612         }
 613
 614         z = zbd_offset_to_zone(f, f->file_offset + f->io_size);
 615         new_end = z->start;
 616         if ((td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ) &&
 617             (f->file_offset + f->io_size != new_end)) {
 618                 if (new_end <= f->file_offset) {
 619                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 620                                  f->file_name);
 621                         return false;
 622                 }
 623                 log_info("%s: rounded down io_size from %"PRIu64" to %"PRIu64"\n",
 624                          f->file_name, f->io_size,
 625                          new_end - f->file_offset);
 626                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 627         }
 628
 629         return true;
 630 }
 631
 632 /*
 633  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 634  */
 635 static bool zbd_verify_sizes(void)
 636 {
 637         struct thread_data *td;
 638         struct fio_file *f;
 639         int i, j;
 640
 641         for_each_td(td, i) {
 642                 for_each_file(td, f, j) {
 643                         if (!zbd_zone_align_file_sizes(td, f))
 644                                 return false;
 645                 }
 646         }
 647
 648         return true;
 649 }
 650
 651 static bool zbd_verify_bs(void)
 652 {
 653         struct thread_data *td;
 654         struct fio_file *f;
 655         int i, j;
 656
 657         for_each_td(td, i) {
 658                 if (td_trim(td) &&
 659                     (td->o.min_bs[DDIR_TRIM] != td->o.max_bs[DDIR_TRIM] ||
 660                      td->o.bssplit_nr[DDIR_TRIM])) {
 661                         log_info("bsrange and bssplit are not allowed for trim with zonemode=zbd\n");
 662                         return false;
 663                 }
 664                 for_each_file(td, f, j) {
 665                         uint64_t zone_size;
 666
 667                         if (!f->zbd_info)
 668                                 continue;
 669
 670                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 671                         if (td_trim(td) && td->o.bs[DDIR_TRIM] != zone_size) {
 672                                 log_info("%s: trim block size %llu is not the zone size %"PRIu64"\n",
 673                                          f->file_name, td->o.bs[DDIR_TRIM],
 674                                          zone_size);
 675                                 return false;
 676                         }
 677                 }
 678         }
 679         return true;
 680 }
 681
 682 static int ilog2(uint64_t i)
 683 {
 684         int log = -1;
 685
 686         while (i) {
 687                 i >>= 1;
 688                 log++;
 689         }
 690         return log;
 691 }
 692
 693 /*
 694  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 695  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 696  */
 697 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 698 {
 699         uint32_t nr_zones;
 700         struct fio_zone_info *p;
 701         uint64_t zone_size = td->o.zone_size;
 702         uint64_t zone_capacity = td->o.zone_capacity;
 703         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 704         int i;
 705
 706         if (zone_size == 0) {
 707                 log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular file/block device with --zonemode=zbd\n\n",
 708                         f->file_name);
 709                 return 1;
 710         }
 711
 712         if (zone_size < 512) {
 713                 log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 714                         f->file_name);
 715                 return 1;
 716         }
 717
 718         if (zone_capacity == 0)
 719                 zone_capacity = zone_size;
 720
 721         if (zone_capacity > zone_size) {
 722                 log_err("%s: job parameter zonecapacity %llu is larger than zone size %llu\n",
 723                         f->file_name, td->o.zone_capacity, td->o.zone_size);
 724                 return 1;
 725         }
 726
 727         if (f->real_file_size < zone_size) {
 728                 log_err("%s: file/device size %"PRIu64" is smaller than zone size %"PRIu64"\n",
 729                         f->file_name, f->real_file_size, zone_size);
 730                 return -EINVAL;
 731         }
 732
 733         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 734         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 735                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 736         if (!zbd_info)
 737                 return -ENOMEM;
 738
 739         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 740         zbd_info->refcount = 1;
 741         p = &zbd_info->zone_info[0];
 742         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 743                 mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 744                                              PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 745                 p->start = i * zone_size;
 746                 p->wp = p->start;
 747                 p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 748                 p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
 749                 p->capacity = zone_capacity;
 750                 p->has_wp = 1;
 751         }
 752         /* a sentinel */
 753         p->start = nr_zones * zone_size;
 754
 755         f->zbd_info = zbd_info;
 756         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 757         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 758                 ilog2(zone_size) : 0;
 759         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 760         return 0;
 761 }
 762
 763 /*
 764  * Maximum number of zones to report in one operation.
 765  */
 766 #define ZBD_REPORT_MAX_ZONES    8192U
 767
 768 /*
 769  * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
 770  * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
 771  */
 772 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 773 {
 774         int nr_zones, nrz;
 775         struct zbd_zone *zones, *z;
 776         struct fio_zone_info *p;
 777         uint64_t zone_size, offset;
 778         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 779         int i, j, ret = -ENOMEM;
 780
 781         zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
 782         if (!zones)
 783                 goto out;
 784
 785         nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 786         if (nrz < 0) {
 787                 ret = nrz;
 788                 log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
 789                          f->file_name, -ret);
 790                 goto out;
 791         }
 792
 793         zone_size = zones[0].len;
 794         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 795
 796         if (td->o.zone_size == 0) {
 797                 td->o.zone_size = zone_size;
 798         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 799                 log_err("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %"PRIu64".\n",
 800                         f->file_name, td->o.zone_size, zone_size);
 801                 ret = -EINVAL;
 802                 goto out;
 803         }
 804
 805         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %"PRIu64" KB\n",
 806                f->file_name, nr_zones, zone_size / 1024);
 807
 808         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 809                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 810         if (!zbd_info)
 811                 goto out;
 812         mutex_init_pshared(&zbd_info->mutex);
 813         zbd_info->refcount = 1;
 814         p = &zbd_info->zone_info[0];
 815         for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 816                 z = &zones[0];
 817                 for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
 818                         mutex_init_pshared_with_type(&p->mutex,
 819                                                      PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 820                         p->start = z->start;
 821                         p->capacity = z->capacity;
 822
 823                         switch (z->cond) {
 824                         case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
 825                         case ZBD_ZONE_COND_FULL:
 826                                 p->wp = p->start + p->capacity;
 827                                 break;
 828                         default:
 829                                 assert(z->start <= z->wp);
 830                                 assert(z->wp <= z->start + zone_size);
 831                                 p->wp = z->wp;
 832                                 break;
 833                         }
 834
 835                         switch (z->type) {
 836                         case ZBD_ZONE_TYPE_SWR:
 837                                 p->has_wp = 1;
 838                                 break;
 839                         default:
 840                                 p->has_wp = 0;
 841                         }
 842                         p->type = z->type;
 843                         p->cond = z->cond;
 844
 845                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 846                                 log_info("%s: invalid zone data\n",
 847                                          f->file_name);
 848                                 ret = -EINVAL;
 849                                 goto out;
 850                         }
 851                 }
 852                 z--;
 853                 offset = z->start + z->len;
 854                 if (j >= nr_zones)
 855                         break;
 856
 857                 nrz = zbd_report_zones(td, f, offset, zones,
 858                                        min((uint32_t)(nr_zones - j),
 859                                            ZBD_REPORT_MAX_ZONES));
 860                 if (nrz < 0) {
 861                         ret = nrz;
 862                         log_info("fio: report zones (offset %"PRIu64") failed for %s (%d).\n",
 863                                  offset, f->file_name, -ret);
 864                         goto out;
 865                 }
 866         }
 867
 868         /* a sentinel */
 869         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 870
 871         f->zbd_info = zbd_info;
 872         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 873         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 874                 ilog2(zone_size) : 0;
 875         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 876         zbd_info = NULL;
 877         ret = 0;
 878
 879 out:
 880         sfree(zbd_info);
 881         free(zones);
 882         return ret;
 883 }
 884
 885 static int zbd_set_max_open_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 886 {
 887         struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
 888         unsigned int max_open_zones;
 889         int ret;
 890
 891         if (zbd->model != ZBD_HOST_MANAGED || td->o.ignore_zone_limits) {
 892                 /* Only host-managed devices have a max open limit */
 893                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 894                 goto out;
 895         }
 896
 897         /* If host-managed, get the max open limit */
 898         ret = zbd_get_max_open_zones(td, f, &max_open_zones);
 899         if (ret)
 900                 return ret;
 901
 902         if (!max_open_zones) {
 903                 /* No device limit */
 904                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 905         } else if (!td->o.max_open_zones) {
 906                 /* No user limit. Set limit to device limit */
 907                 zbd->max_open_zones = max_open_zones;
 908         } else if (td->o.max_open_zones <= max_open_zones) {
 909                 /* Both user limit and dev limit. User limit not too large */
 910                 zbd->max_open_zones = td->o.max_open_zones;
 911         } else {
 912                 /* Both user limit and dev limit. User limit too large */
 913                 td_verror(td, EINVAL,
 914                           "Specified --max_open_zones is too large");
 915                 log_err("Specified --max_open_zones (%d) is larger than max (%u)\n",
 916                         td->o.max_open_zones, max_open_zones);
 917                 return -EINVAL;
 918         }
 919
 920 out:
 921         /* Ensure that the limit is not larger than FIO's internal limit */
 922         if (zbd->max_open_zones > ZBD_MAX_OPEN_ZONES) {
 923                 td_verror(td, EINVAL, "'max_open_zones' value is too large");
 924                 log_err("'max_open_zones' value is larger than %u\n",
 925                         ZBD_MAX_OPEN_ZONES);
 926                 return -EINVAL;
 927         }
 928
 929         dprint(FD_ZBD, "%s: using max open zones limit: %"PRIu32"\n",
 930                f->file_name, zbd->max_open_zones);
 931
 932         return 0;
 933 }
 934
 935 /*
 936  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 937  *
 938  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 939  */
 940 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 941 {
 942         enum zbd_zoned_model zbd_model;
 943         int ret;
 944
 945         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 946
 947         ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
 948         if (ret)
 949                 return ret;
 950
 951         switch (zbd_model) {
 952         case ZBD_HOST_AWARE:
 953         case ZBD_HOST_MANAGED:
 954                 ret = parse_zone_info(td, f);
 955                 if (ret)
 956                         return ret;
 957                 break;
 958         case ZBD_NONE:
 959                 ret = init_zone_info(td, f);
 960                 if (ret)
 961                         return ret;
 962                 break;
 963         default:
 964                 td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
 965                 log_err("Unsupported zoned model\n");
 966                 return -EINVAL;
 967         }
 968
 969         assert(f->zbd_info);
 970         f->zbd_info->model = zbd_model;
 971
 972         ret = zbd_set_max_open_zones(td, f);
 973         if (ret) {
 974                 zbd_free_zone_info(f);
 975                 return ret;
 976         }
 977
 978         return 0;
 979 }
 980
 981 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 982 {
 983         uint32_t refcount;
 984
 985         assert(f->zbd_info);
 986
 987         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 988         refcount = --f->zbd_info->refcount;
 989         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 990
 991         assert((int32_t)refcount >= 0);
 992         if (refcount == 0)
 993                 sfree(f->zbd_info);
 994         f->zbd_info = NULL;
 995 }
 996
 997 /*
 998  * Initialize f->zbd_info.
 999  *
1000  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
1001  *
1002  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
1003  * fio fork() call.
1004  */
1005 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
1006 {
1007         struct thread_data *td2;
1008         struct fio_file *f2;
1009         int i, j, ret;
1010
1011         for_each_td(td2, i) {
1012                 for_each_file(td2, f2, j) {
1013                         if (td2 == td && f2 == file)
1014                                 continue;
1015                         if (!f2->zbd_info ||
1016                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
1017                                 continue;
1018                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
1019                         file->zbd_info->refcount++;
1020                         return 0;
1021                 }
1022         }
1023
1024         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
1025         if (ret < 0)
1026                 td_verror(td, -ret, "zbd_create_zone_info() failed");
1027
1028         return ret;
1029 }
1030
1031 int zbd_init_files(struct thread_data *td)
1032 {
1033         struct fio_file *f;
1034         int i;
1035
1036         for_each_file(td, f, i) {
1037                 if (zbd_init_zone_info(td, f))
1038                         return 1;
1039         }
1040
1041         return 0;
1042 }
1043
1044 void zbd_recalc_options_with_zone_granularity(struct thread_data *td)
1045 {
1046         struct fio_file *f;
1047         int i;
1048
1049         for_each_file(td, f, i) {
1050                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1051                 uint64_t zone_size;
1052
1053                 /* zonemode=strided doesn't get per-file zone size. */
1054                 zone_size = zbd ? zbd->zone_size : td->o.zone_size;
1055                 if (zone_size == 0)
1056                         continue;
1057
1058                 if (td->o.size_nz > 0)
1059                         td->o.size = td->o.size_nz * zone_size;
1060                 if (td->o.io_size_nz > 0)
1061                         td->o.io_size = td->o.io_size_nz * zone_size;
1062                 if (td->o.start_offset_nz > 0)
1063                         td->o.start_offset = td->o.start_offset_nz * zone_size;
1064                 if (td->o.offset_increment_nz > 0)
1065                         td->o.offset_increment =
1066                                 td->o.offset_increment_nz * zone_size;
1067                 if (td->o.zone_skip_nz > 0)
1068                         td->o.zone_skip = td->o.zone_skip_nz * zone_size;
1069         }
1070 }
1071
1072 int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
1073 {
1074         struct fio_file *f;
1075         int i;
1076
1077         if (!zbd_using_direct_io()) {
1078                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
1079                 return 1;
1080         }
1081
1082         if (!zbd_verify_sizes())
1083                 return 1;
1084
1085         if (!zbd_verify_bs())
1086                 return 1;
1087
1088         for_each_file(td, f, i) {
1089                 struct zoned_block_device_info *zbd = f->zbd_info;
1090                 struct fio_zone_info *z;
1091                 int zi;
1092
1093                 assert(zbd);
1094
1095                 f->min_zone = zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset);
1096                 f->max_zone =
1097                         zbd_offset_to_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
1098
1099                 /*
1100                  * When all zones in the I/O range are conventional, io_size
1101                  * can be smaller than zone size, making min_zone the same
1102                  * as max_zone. This is why the assert below needs to be made
1103                  * conditional.
1104                  */
1105                 if (zbd_is_seq_job(f))
1106                         assert(f->min_zone < f->max_zone);
1107
1108                 if (td->o.max_open_zones > 0 &&
1109                     zbd->max_open_zones != td->o.max_open_zones) {
1110                         log_err("Different 'max_open_zones' values\n");
1111                         return 1;
1112                 }
1113
1114                 /*
1115                  * The per job max open zones limit cannot be used without a
1116                  * global max open zones limit. (As the tracking of open zones
1117                  * is disabled when there is no global max open zones limit.)
1118                  */
1119                 if (td->o.job_max_open_zones && !zbd->max_open_zones) {
1120                         log_err("'job_max_open_zones' cannot be used without a global open zones limit\n");
1121                         return 1;
1122                 }
1123
1124                 /*
1125                  * zbd->max_open_zones is the global limit shared for all jobs
1126                  * that target the same zoned block device. Force sync the per
1127                  * thread global limit with the actual global limit. (The real
1128                  * per thread/job limit is stored in td->o.job_max_open_zones).
1129                  */
1130                 td->o.max_open_zones = zbd->max_open_zones;
1131
1132                 for (zi = f->min_zone; zi < f->max_zone; zi++) {
1133                         z = &zbd->zone_info[zi];
1134                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_IMP_OPEN &&
1135                             z->cond != ZBD_ZONE_COND_EXP_OPEN)
1136                                 continue;
1137                         if (zbd_open_zone(td, f, z))
1138                                 continue;
1139                         /*
1140                          * If the number of open zones exceeds specified limits,
1141                          * reset all extra open zones.
1142                          */
1143                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0) {
1144                                 log_err("Failed to reest zone %d\n", zi);
1145                                 return 1;
1146                         }
1147                 }
1148         }
1149
1150         return 0;
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
1155  * zone reset.
1156  */
1157 static void _zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1158                                  const struct fio_file *f)
1159 {
1160         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
1161
1162         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
1163                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
1164 }
1165
1166 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1167                                 const struct fio_file *f)
1168 {
1169         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1170         _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1171         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1172 }
1173
1174 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
1175                                         const struct fio_file *f)
1176 {
1177         uint32_t write_cnt = 0;
1178
1179         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1180         assert(f->zbd_info->write_cnt);
1181         if (f->zbd_info->write_cnt)
1182                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
1183         if (write_cnt == 0)
1184                 _zbd_reset_write_cnt(td, f);
1185         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1186
1187         return write_cnt == 0;
1188 }
1189
1190 enum swd_action {
1191         CHECK_SWD,
1192         SET_SWD,
1193 };
1194
1195 /* Calculate the number of sectors with data (swd) and perform action 'a' */
1196 static uint64_t zbd_process_swd(struct thread_data *td,
1197                                 const struct fio_file *f, enum swd_action a)
1198 {
1199         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
1200         uint64_t swd = 0;
1201         uint64_t wp_swd = 0;
1202
1203         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1204         ze = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1205         for (z = zb; z < ze; z++) {
1206                 if (z->has_wp) {
1207                         zone_lock(td, f, z);
1208                         wp_swd += z->wp - z->start;
1209                 }
1210                 swd += z->wp - z->start;
1211         }
1212
1213         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1214         switch (a) {
1215         case CHECK_SWD:
1216                 assert(f->zbd_info->sectors_with_data == swd);
1217                 assert(f->zbd_info->wp_sectors_with_data == wp_swd);
1218                 break;
1219         case SET_SWD:
1220                 f->zbd_info->sectors_with_data = swd;
1221                 f->zbd_info->wp_sectors_with_data = wp_swd;
1222                 break;
1223         }
1224         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1225
1226         for (z = zb; z < ze; z++)
1227                 if (z->has_wp)
1228                         zone_unlock(z);
1229
1230         return swd;
1231 }
1232
1233 /*
1234  * The swd check is useful for debugging but takes too much time to leave
1235  * it enabled all the time. Hence it is disabled by default.
1236  */
1237 static const bool enable_check_swd = false;
1238
1239 /* Check whether the values of zbd_info.*sectors_with_data are correct. */
1240 static void zbd_check_swd(struct thread_data *td, const struct fio_file *f)
1241 {
1242         if (!enable_check_swd)
1243                 return;
1244
1245         zbd_process_swd(td, f, CHECK_SWD);
1246 }
1247
1248 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1249 {
1250         struct fio_zone_info *zb, *ze;
1251         uint64_t swd;
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 && td->runstate != TD_VERIFYING)
1269                 zbd_reset_zones(td, f, zb, ze);
1270         zbd_reset_write_cnt(td, f);
1271 }
1272
1273 /* Return random zone index for one of the open zones. */
1274 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
1275                                      const struct io_u *io_u)
1276 {
1277         return (io_u->offset - f->file_offset) *
1278                 f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
1279 }
1280
1281 static bool any_io_in_flight(void)
1282 {
1283         struct thread_data *td;
1284         int i;
1285
1286         for_each_td(td, i) {
1287                 if (td->io_u_in_flight)
1288                         return true;
1289         }
1290
1291         return false;
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
1296  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
1297  * necessary. The open zone is searched across sequential zones.
1298  * This algorithm can only work correctly if all write pointers are
1299  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
1300  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
1301  */
1302 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
1303                                                       struct io_u *io_u)
1304 {
1305         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1306         struct fio_file *f = io_u->file;
1307         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1308         struct fio_zone_info *z;
1309         unsigned int open_zone_idx = -1;
1310         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
1311         int i;
1312         bool wait_zone_close;
1313         bool in_flight;
1314         bool should_retry = true;
1315
1316         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1317
1318         if (zbdi->max_open_zones || td->o.job_max_open_zones) {
1319                 /*
1320                  * This statement accesses zbdi->open_zones[] on purpose
1321                  * without locking.
1322                  */
1323                 zone_idx = zbdi->open_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
1324         } else {
1325                 zone_idx = zbd_offset_to_zone_idx(f, io_u->offset);
1326         }
1327         if (zone_idx < f->min_zone)
1328                 zone_idx = f->min_zone;
1329         else if (zone_idx >= f->max_zone)
1330                 zone_idx = f->max_zone - 1;
1331
1332         dprint(FD_ZBD,
1333                "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
1334                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
1335
1336         /*
1337          * Since z->mutex is the outer lock and zbdi->mutex the inner
1338          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
1339          * has changed after 'z' has been assigned and before zbdi->mutex
1340          * has been obtained. Hence the loop.
1341          */
1342         for (;;) {
1343                 uint32_t tmp_idx;
1344
1345                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1346                 if (z->has_wp)
1347                         zone_lock(td, f, z);
1348
1349                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1350
1351                 if (z->has_wp) {
1352                         if (z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1353                             zbdi->max_open_zones == 0 &&
1354                             td->o.job_max_open_zones == 0)
1355                                 goto examine_zone;
1356                         if (zbdi->num_open_zones == 0) {
1357                                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
1358                                        __func__, f->file_name);
1359                                 goto open_other_zone;
1360                         }
1361                 }
1362
1363                 /*
1364                  * List of opened zones is per-device, shared across all
1365                  * threads. Start with quasi-random candidate zone. Ignore
1366                  * zones which don't belong to thread's offset/size area.
1367                  */
1368                 open_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1369                 assert(!open_zone_idx ||
1370                        open_zone_idx < zbdi->num_open_zones);
1371                 tmp_idx = open_zone_idx;
1372
1373                 for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1374                         uint32_t tmpz;
1375
1376                         if (tmp_idx >= zbdi->num_open_zones)
1377                                 tmp_idx = 0;
1378                         tmpz = zbdi->open_zones[tmp_idx];
1379                         if (f->min_zone <= tmpz && tmpz < f->max_zone) {
1380                                 open_zone_idx = tmp_idx;
1381                                 goto found_candidate_zone;
1382                         }
1383
1384                         tmp_idx++;
1385                 }
1386
1387                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1388                         __func__, f->file_name);
1389
1390                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1391
1392                 if (z->has_wp)
1393                         zone_unlock(z);
1394
1395                 return NULL;
1396
1397 found_candidate_zone:
1398                 new_zone_idx = zbdi->open_zones[open_zone_idx];
1399                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1400                         break;
1401                 zone_idx = new_zone_idx;
1402
1403                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1404
1405                 if (z->has_wp)
1406                         zone_unlock(z);
1407         }
1408
1409         /* Both z->mutex and zbdi->mutex are held. */
1410
1411 examine_zone:
1412         if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs) {
1413                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1414                 goto out;
1415         }
1416
1417 open_other_zone:
1418         /* Check if number of open zones reaches one of limits. */
1419         wait_zone_close =
1420                 zbdi->num_open_zones == f->max_zone - f->min_zone ||
1421                 (zbdi->max_open_zones &&
1422                  zbdi->num_open_zones == zbdi->max_open_zones) ||
1423                 (td->o.job_max_open_zones &&
1424                  td->num_open_zones == td->o.job_max_open_zones);
1425
1426         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1427
1428         /* Only z->mutex is held. */
1429
1430         /*
1431          * When number of open zones reaches to one of limits, wait for
1432          * zone close before opening a new zone.
1433          */
1434         if (wait_zone_close) {
1435                 dprint(FD_ZBD,
1436                        "%s(%s): quiesce to allow open zones to close\n",
1437                        __func__, f->file_name);
1438                 io_u_quiesce(td);
1439         }
1440
1441 retry:
1442         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1443         for (i = f->io_size / zbdi->zone_size; i > 0; i--) {
1444                 zone_idx++;
1445                 if (z->has_wp)
1446                         zone_unlock(z);
1447                 z++;
1448                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1449                         /* Wrap-around. */
1450                         zone_idx = f->min_zone;
1451                         z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1452                 }
1453                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1454                 if (!z->has_wp)
1455                         continue;
1456                 zone_lock(td, f, z);
1457                 if (z->open)
1458                         continue;
1459                 if (zbd_open_zone(td, f, z))
1460                         goto out;
1461         }
1462
1463         /* Only z->mutex is held. */
1464
1465         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1466         pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1467         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++) {
1468                 zone_idx = zbdi->open_zones[i];
1469                 if (zone_idx < f->min_zone || zone_idx >= f->max_zone)
1470                         continue;
1471                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1472                 zone_unlock(z);
1473
1474                 z = zbd_get_zone(f, zone_idx);
1475
1476                 zone_lock(td, f, z);
1477                 if (zbd_zone_remainder(z) >= min_bs)
1478                         goto out;
1479                 pthread_mutex_lock(&zbdi->mutex);
1480         }
1481
1482         /*
1483          * When any I/O is in-flight or when all I/Os in-flight get completed,
1484          * the I/Os might have closed zones then retry the steps to open a zone.
1485          * Before retry, call io_u_quiesce() to complete in-flight writes.
1486          */
1487         in_flight = any_io_in_flight();
1488         if (in_flight || should_retry) {
1489                 dprint(FD_ZBD,
1490                        "%s(%s): wait zone close and retry open zones\n",
1491                        __func__, f->file_name);
1492                 pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1493                 zone_unlock(z);
1494                 io_u_quiesce(td);
1495                 zone_lock(td, f, z);
1496                 should_retry = in_flight;
1497                 goto retry;
1498         }
1499
1500         pthread_mutex_unlock(&zbdi->mutex);
1501
1502         zone_unlock(z);
1503
1504         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n",
1505                __func__, f->file_name);
1506
1507         return NULL;
1508
1509 out:
1510         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n",
1511                __func__, f->file_name, zone_idx);
1512
1513         io_u->offset = z->start;
1514         assert(z->has_wp);
1515         assert(z->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1516
1517         return z;
1518 }
1519
1520 /* The caller must hold z->mutex. */
1521 static struct fio_zone_info *zbd_replay_write_order(struct thread_data *td,
1522                                                     struct io_u *io_u,
1523                                                     struct fio_zone_info *z)
1524 {
1525         const struct fio_file *f = io_u->file;
1526         const uint64_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
1527
1528         if (!zbd_open_zone(td, f, z)) {
1529                 zone_unlock(z);
1530                 z = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1531                 assert(z);
1532         }
1533
1534         if (z->verify_block * min_bs >= z->capacity) {
1535                 log_err("%s: %d * %"PRIu64" >= %"PRIu64"\n",
1536                         f->file_name, z->verify_block, min_bs, z->capacity);
1537                 /*
1538                  * If the assertion below fails during a test run, adding
1539                  * "--experimental_verify=1" to the command line may help.
1540                  */
1541                 assert(false);
1542         }
1543
1544         io_u->offset = z->start + z->verify_block * min_bs;
1545         if (io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1546                 log_err("%s: %llu + %llu >= %"PRIu64"\n",
1547                         f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen,
1548                         zbd_zone_capacity_end(z));
1549                 assert(false);
1550         }
1551         z->verify_block += io_u->buflen / min_bs;
1552
1553         return z;
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Find another zone which has @min_bytes of readable data. Search in zones
1558  * @zb + 1 .. @zl. For random workload, also search in zones @zb - 1 .. @zf.
1559  *
1560  * Either returns NULL or returns a zone pointer. When the zone has write
1561  * pointer, hold the mutex for the zone.
1562  */
1563 static struct fio_zone_info *
1564 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, uint64_t min_bytes,
1565               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1566 {
1567         struct fio_file *f = io_u->file;
1568         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1569         const struct fio_zone_info *const zf = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
1570
1571         /*
1572          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1573          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1574          */
1575         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1576                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1577                         if (z1->has_wp)
1578                                 zone_lock(td, f, z1);
1579                         if (z1->start + min_bytes <= z1->wp)
1580                                 return z1;
1581                         if (z1->has_wp)
1582                                 zone_unlock(z1);
1583                 } else if (!td_random(td)) {
1584                         break;
1585                 }
1586
1587                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1588                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1589                         if (z2->has_wp)
1590                                 zone_lock(td, f, z2);
1591                         if (z2->start + min_bytes <= z2->wp)
1592                                 return z2;
1593                         if (z2->has_wp)
1594                                 zone_unlock(z2);
1595                 }
1596         }
1597
1598         dprint(FD_ZBD,
1599                "%s: no zone has %"PRIu64" bytes of readable data\n",
1600                f->file_name, min_bytes);
1601
1602         return NULL;
1603 }
1604
1605 /**
1606  * zbd_end_zone_io - update zone status at command completion
1607  * @io_u: I/O unit
1608  * @z: zone info pointer
1609  *
1610  * If the write command made the zone full, close it.
1611  *
1612  * The caller must hold z->mutex.
1613  */
1614 static void zbd_end_zone_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
1615                             struct fio_zone_info *z)
1616 {
1617         const struct fio_file *f = io_u->file;
1618
1619         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE &&
1620             io_u->offset + io_u->buflen >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1621                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1622                 zbd_close_zone(td, f, z);
1623                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1624         }
1625 }
1626
1627 /**
1628  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1629  * @io_u: I/O unit
1630  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1631  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1632  *
1633  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1634  * target zone.
1635  */
1636 static void zbd_queue_io(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int q,
1637                          bool success)
1638 {
1639         const struct fio_file *f = io_u->file;
1640         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1641         struct fio_zone_info *z;
1642         uint64_t zone_end;
1643
1644         assert(zbd_info);
1645
1646         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1647         assert(z->has_wp);
1648
1649         if (!success)
1650                 goto unlock;
1651
1652         dprint(FD_ZBD,
1653                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1654                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1655
1656         switch (io_u->ddir) {
1657         case DDIR_WRITE:
1658                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1659                                zbd_zone_capacity_end(z));
1660
1661                 /*
1662                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1663                  * have occurred.
1664                  */
1665                 pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1666                 if (z->wp <= zone_end) {
1667                         zbd_info->sectors_with_data += zone_end - z->wp;
1668                         zbd_info->wp_sectors_with_data += zone_end - z->wp;
1669                 }
1670                 pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1671                 z->wp = zone_end;
1672                 break;
1673         default:
1674                 break;
1675         }
1676
1677         if (q == FIO_Q_COMPLETED && !io_u->error)
1678                 zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1679
1680 unlock:
1681         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1682                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1683                 zone_unlock(z);
1684                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1685         }
1686 }
1687
1688 /**
1689  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1690  * @io_u: I/O unit
1691  */
1692 static void zbd_put_io(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u)
1693 {
1694         const struct fio_file *f = io_u->file;
1695         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1696         struct fio_zone_info *z;
1697
1698         assert(zbd_info);
1699
1700         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1701         assert(z->has_wp);
1702
1703         dprint(FD_ZBD,
1704                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1705                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zbd_zone_idx(f, z));
1706
1707         zbd_end_zone_io(td, io_u, z);
1708
1709         zone_unlock(z);
1710         zbd_check_swd(td, f);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * Windows and MacOS do not define this.
1715  */
1716 #ifndef EREMOTEIO
1717 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1718 #endif
1719
1720 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1721 {
1722         switch (error_code) {
1723         case EIO:
1724         case EREMOTEIO:
1725                 return true;
1726         }
1727         return false;
1728 }
1729
1730 /**
1731  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1732  * @td: FIO thread data.
1733  * @io_u: FIO I/O unit.
1734  *
1735  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1736  * no more IO can be performed in the current zone.
1737  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1738  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1739  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1740  * This applies only to read and write operations.
1741  */
1742 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1743 {
1744         struct fio_file *f = io_u->file;
1745         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1746         struct fio_zone_info *z;
1747
1748         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1749         assert(td->o.zone_size);
1750         assert(f->zbd_info);
1751
1752         z = zbd_offset_to_zone(f, f->last_pos[ddir]);
1753
1754         /*
1755          * When the zone capacity is smaller than the zone size and the I/O is
1756          * sequential write, skip to zone end if the latest position is at the
1757          * zone capacity limit.
1758          */
1759         if (z->capacity < f->zbd_info->zone_size &&
1760             !td_random(td) && ddir == DDIR_WRITE &&
1761             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_capacity_end(z)) {
1762                 dprint(FD_ZBD,
1763                        "%s: Jump from zone capacity limit to zone end:"
1764                        " (%"PRIu64" -> %"PRIu64") for zone %u (%"PRIu64")\n",
1765                        f->file_name, f->last_pos[ddir],
1766                        zbd_zone_end(z), zbd_zone_idx(f, z), z->capacity);
1767                 td->io_skip_bytes += zbd_zone_end(z) - f->last_pos[ddir];
1768                 f->last_pos[ddir] = zbd_zone_end(z);
1769         }
1770
1771         /*
1772          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1773          */
1774         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1775                 return;
1776
1777         /*
1778          * It is time to switch to a new zone if:
1779          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1780          * - The last position reached the end of the current zone.
1781          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1782          *   reached the zone write pointer.
1783          */
1784         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1785             f->last_pos[ddir] >= zbd_zone_end(z) ||
1786             (ddir == DDIR_READ &&
1787              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1788                 /*
1789                  * Skip zones.
1790                  */
1791                 td->zone_bytes = 0;
1792                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1793
1794                 /*
1795                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1796                  */
1797                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1798                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1799
1800                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1801                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1802         }
1803 }
1804
1805 /**
1806  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonemode=zbd.
1807  *
1808  * @td: FIO thread data.
1809  * @io_u: FIO I/O unit.
1810  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1811  *
1812  * Return adjusted I/O direction.
1813  */
1814 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1815                               enum fio_ddir ddir)
1816 {
1817         /*
1818          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1819          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1820          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1821          * write to make sure data to read exists.
1822          */
1823         assert(io_u->file->zbd_info);
1824         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1825                 return ddir;
1826
1827         if (io_u->file->zbd_info->sectors_with_data ||
1828             td->o.read_beyond_wp)
1829                 return DDIR_READ;
1830
1831         return DDIR_WRITE;
1832 }
1833
1834 /**
1835  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1836  * @td: FIO thread data.
1837  * @io_u: FIO I/O unit.
1838  *
1839  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1840  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1841  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1842  */
1843 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1844 {
1845         struct fio_file *f = io_u->file;
1846         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
1847         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1848         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1849         uint64_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1850         uint64_t new_len;
1851         int64_t range;
1852
1853         assert(zbdi);
1854         assert(min_bs);
1855         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1856         assert(io_u->buflen);
1857
1858         zb = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
1859         orig_zb = zb;
1860
1861         if (!zb->has_wp) {
1862                 /* Accept non-write I/Os for conventional zones. */
1863                 if (io_u->ddir != DDIR_WRITE)
1864                         return io_u_accept;
1865
1866                 /*
1867                  * Make sure that writes to conventional zones
1868                  * don't cross over to any sequential zones.
1869                  */
1870                 if (!(zb + 1)->has_wp ||
1871                     io_u->offset + io_u->buflen <= (zb + 1)->start)
1872                         return io_u_accept;
1873
1874                 if (io_u->offset + min_bs > (zb + 1)->start) {
1875                         dprint(FD_IO,
1876                                "%s: off=%llu + min_bs=%"PRIu64" > next zone %"PRIu64"\n",
1877                                f->file_name, io_u->offset,
1878                                min_bs, (zb + 1)->start);
1879                         io_u->offset =
1880                                 zb->start + (zb + 1)->start - io_u->offset;
1881                         new_len = min(io_u->buflen,
1882                                       (zb + 1)->start - io_u->offset);
1883                 } else {
1884                         new_len = (zb + 1)->start - io_u->offset;
1885                 }
1886
1887                 io_u->buflen = new_len / min_bs * min_bs;
1888
1889                 return io_u_accept;
1890         }
1891
1892         /*
1893          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1894          * is enabled.
1895          */
1896         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1897             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1898                 return io_u_accept;
1899
1900         zbd_check_swd(td, f);
1901
1902         zone_lock(td, f, zb);
1903
1904         switch (io_u->ddir) {
1905         case DDIR_READ:
1906                 if (td->runstate == TD_VERIFYING && td_write(td)) {
1907                         zb = zbd_replay_write_order(td, io_u, zb);
1908                         goto accept;
1909                 }
1910
1911                 /*
1912                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1913                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1914                  * the I/O.
1915                  */
1916                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1917                         zb->wp - zb->start : 0;
1918                 if (range < min_bs ||
1919                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1920                         zone_unlock(zb);
1921                         zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
1922                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, min_bs, zb, zl);
1923                         if (!zb) {
1924                                 dprint(FD_ZBD,
1925                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1926                                        f->file_name, io_u->offset,
1927                                        io_u->buflen);
1928                                 goto eof;
1929                         }
1930                         /*
1931                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1932                          * least min_bs.
1933                          */
1934                         range = zb->wp - zb->start;
1935                         assert(range >= min_bs);
1936
1937                         if (!td_random(td))
1938                                 io_u->offset = zb->start;
1939                 }
1940
1941                 /*
1942                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1943                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1944                  */
1945                 if (range <= io_u->buflen)
1946                         io_u->offset = zb->start;
1947                 else if (td_random(td))
1948                         io_u->offset = zb->start +
1949                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1950                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1951
1952                 /*
1953                  * When zbd_find_zone() returns a conventional zone,
1954                  * we can simply accept the new i/o offset here.
1955                  */
1956                 if (!zb->has_wp)
1957                         return io_u_accept;
1958
1959                 /*
1960                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1961                  */
1962                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1963                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1964                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1965                 if (new_len < io_u->buflen) {
1966                         io_u->buflen = new_len;
1967                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1968                                orig_len, io_u->buflen);
1969                 }
1970
1971                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1972                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1973
1974                 goto accept;
1975
1976         case DDIR_WRITE:
1977                 if (io_u->buflen > zbdi->zone_size) {
1978                         td_verror(td, EINVAL, "I/O buflen exceeds zone size");
1979                         dprint(FD_IO,
1980                                "%s: I/O buflen %llu exceeds zone size %"PRIu64"\n",
1981                                f->file_name, io_u->buflen, zbdi->zone_size);
1982                         goto eof;
1983                 }
1984
1985 retry:
1986                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
1987                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs) {
1988                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1989                         zbd_close_zone(td, f, zb);
1990                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1991                         dprint(FD_ZBD,
1992                                "%s: finish zone %d\n",
1993                                f->file_name, zbd_zone_idx(f, zb));
1994                         io_u_quiesce(td);
1995                         zbd_finish_zone(td, f, zb);
1996                         if (zbd_zone_idx(f, zb) + 1 >= f->max_zone) {
1997                                 if (!td_random(td))
1998                                         goto eof;
1999                         }
2000                         zone_unlock(zb);
2001
2002                         /* Find the next write pointer zone */
2003                         do {
2004                                 zb++;
2005                                 if (zbd_zone_idx(f, zb) >= f->max_zone)
2006                                         zb = zbd_get_zone(f, f->min_zone);
2007                         } while (!zb->has_wp);
2008
2009                         zone_lock(td, f, zb);
2010                 }
2011
2012                 if (!zbd_open_zone(td, f, zb)) {
2013                         zone_unlock(zb);
2014                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
2015                         if (!zb) {
2016                                 dprint(FD_IO, "%s: can't convert to open zone",
2017                                        f->file_name);
2018                                 goto eof;
2019                         }
2020                 }
2021
2022                 if (zbd_zone_remainder(zb) > 0 &&
2023                     zbd_zone_remainder(zb) < min_bs)
2024                         goto retry;
2025
2026                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
2027                 if (td->o.zrf.u.f) {
2028                         if (zbdi->wp_sectors_with_data >= f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
2029                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f))
2030                                 zb->reset_zone = 1;
2031                 }
2032
2033                 /* Reset the zone pointer if necessary */
2034                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
2035                         assert(td->o.verify == VERIFY_NONE);
2036                         /*
2037                          * Since previous write requests may have been submitted
2038                          * asynchronously and since we will submit the zone
2039                          * reset synchronously, wait until previously submitted
2040                          * write requests have completed before issuing a
2041                          * zone reset.
2042                          */
2043                         io_u_quiesce(td);
2044                         zb->reset_zone = 0;
2045                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
2046                                 goto eof;
2047
2048                         if (zb->capacity < min_bs) {
2049                                 td_verror(td, EINVAL, "ZCAP is less min_bs");
2050                                 log_err("zone capacity %"PRIu64" smaller than minimum block size %"PRIu64"\n",
2051                                         zb->capacity, min_bs);
2052                                 goto eof;
2053                         }
2054                 }
2055
2056                 /* Make writes occur at the write pointer */
2057                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
2058                 io_u->offset = zb->wp;
2059                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
2060                         td_verror(td, EINVAL, "invalid WP value");
2061                         dprint(FD_ZBD, "%s: dropped request with offset %llu\n",
2062                                f->file_name, io_u->offset);
2063                         goto eof;
2064                 }
2065
2066                 /*
2067                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
2068                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
2069                  * small.
2070                  */
2071                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
2072                               zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset);
2073                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
2074                 if (new_len == io_u->buflen)
2075                         goto accept;
2076                 if (new_len >= min_bs) {
2077                         io_u->buflen = new_len;
2078                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
2079                                orig_len, io_u->buflen);
2080                         goto accept;
2081                 }
2082
2083                 td_verror(td, EIO, "zone remainder too small");
2084                 log_err("zone remainder %lld smaller than min block size %"PRIu64"\n",
2085                         (zbd_zone_capacity_end(zb) - io_u->offset), min_bs);
2086
2087                 goto eof;
2088
2089         case DDIR_TRIM:
2090                 /* Check random trim targets a non-empty zone */
2091                 if (!td_random(td) || zb->wp > zb->start)
2092                         goto accept;
2093
2094                 /* Find out a non-empty zone to trim */
2095                 zone_unlock(zb);
2096                 zl = zbd_get_zone(f, f->max_zone);
2097                 zb = zbd_find_zone(td, io_u, 1, zb, zl);
2098                 if (zb) {
2099                         io_u->offset = zb->start;
2100                         dprint(FD_ZBD, "%s: found new zone(%lld) for trim\n",
2101                                f->file_name, io_u->offset);
2102                         goto accept;
2103                 }
2104
2105                 goto eof;
2106
2107         case DDIR_SYNC:
2108                 /* fall-through */
2109         case DDIR_DATASYNC:
2110         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
2111         case DDIR_WAIT:
2112         case DDIR_LAST:
2113         case DDIR_INVAL:
2114                 goto accept;
2115         }
2116
2117         assert(false);
2118
2119 accept:
2120         assert(zb->has_wp);
2121         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
2122         assert(!io_u->zbd_queue_io);
2123         assert(!io_u->zbd_put_io);
2124
2125         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
2126         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
2127
2128         /*
2129          * Since we return with the zone lock still held,
2130          * add an annotation to let Coverity know that it
2131          * is intentional.
2132          */
2133         /* coverity[missing_unlock] */
2134
2135         return io_u_accept;
2136
2137 eof:
2138         if (zb && zb->has_wp)
2139                 zone_unlock(zb);
2140
2141         return io_u_eof;
2142 }
2143
2144 /* Return a string with ZBD statistics */
2145 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
2146 {
2147         char *res;
2148
2149         if (asprintf(&res, "; %"PRIu64" zone resets", ts->nr_zone_resets) < 0)
2150                 return NULL;
2151         return res;
2152 }
2153
2154 /**
2155  * zbd_do_io_u_trim - If reset zone is applicable, do reset zone instead of trim
2156  *
2157  * @td: FIO thread data.
2158  * @io_u: FIO I/O unit.
2159  *
2160  * It is assumed that z->mutex is already locked.
2161  * Return io_u_completed when reset zone succeeds. Return 0 when the target zone
2162  * does not have write pointer. On error, return negative errno.
2163  */
2164 int zbd_do_io_u_trim(const struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
2165 {
2166         struct fio_file *f = io_u->file;
2167         struct fio_zone_info *z;
2168         int ret;
2169
2170         z = zbd_offset_to_zone(f, io_u->offset);
2171         if (!z->has_wp)
2172                 return 0;
2173
2174         if (io_u->offset != z->start) {
2175                 log_err("Trim offset not at zone start (%lld)\n",
2176                         io_u->offset);
2177                 return -EINVAL;
2178         }
2179
2180         ret = zbd_reset_zone((struct thread_data *)td, f, z);
2181         if (ret < 0)
2182                 return ret;
2183
2184         return io_u_completed;
2185 }