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 "zbd.h"
  23
  24 /**
  25  * zbd_get_zoned_model - Get a device zoned model
  26  * @td: FIO thread data
  27  * @f: FIO file for which to get model information
  28  */
  29 int zbd_get_zoned_model(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  30                         enum zbd_zoned_model *model)
  31 {
  32         int ret;
  33
  34         if (td->io_ops && td->io_ops->get_zoned_model)
  35                 ret = td->io_ops->get_zoned_model(td, f, model);
  36         else
  37                 ret = blkzoned_get_zoned_model(td, f, model);
  38         if (ret < 0) {
  39                 td_verror(td, errno, "get zoned model failed");
  40                 log_err("%s: get zoned model failed (%d).\n",
  41                         f->file_name, errno);
  42         }
  43
  44         return ret;
  45 }
  46
  47 /**
  48  * zbd_report_zones - Get zone information
  49  * @td: FIO thread data.
  50  * @f: FIO file for which to get zone information
  51  * @offset: offset from which to report zones
  52  * @zones: Array of struct zbd_zone
  53  * @nr_zones: Size of @zones array
  54  *
  55  * Get zone information into @zones starting from the zone at offset @offset
  56  * for the device specified by @f.
  57  *
  58  * Returns the number of zones reported upon success and a negative error code
  59  * upon failure. If the zone report is empty, always assume an error (device
  60  * problem) and return -EIO.
  61  */
  62 int zbd_report_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  63                      uint64_t offset, struct zbd_zone *zones,
  64                      unsigned int nr_zones)
  65 {
  66         int ret;
  67
  68         if (td->io_ops && td->io_ops->report_zones)
  69                 ret = td->io_ops->report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
  70         else
  71                 ret = blkzoned_report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
  72         if (ret < 0) {
  73                 td_verror(td, errno, "report zones failed");
  74                 log_err("%s: report zones from sector %llu failed (%d).\n",
  75                         f->file_name, (unsigned long long)offset >> 9, errno);
  76         } else if (ret == 0) {
  77                 td_verror(td, errno, "Empty zone report");
  78                 log_err("%s: report zones from sector %llu is empty.\n",
  79                         f->file_name, (unsigned long long)offset >> 9);
  80                 ret = -EIO;
  81         }
  82
  83         return ret;
  84 }
  85
  86 /**
  87  * zbd_reset_wp - reset the write pointer of a range of zones
  88  * @td: FIO thread data.
  89  * @f: FIO file for which to reset zones
  90  * @offset: Starting offset of the first zone to reset
  91  * @length: Length of the range of zones to reset
  92  *
  93  * Reset the write pointer of all zones in the range @offset...@offset+@length.
  94  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
  95  */
  96 int zbd_reset_wp(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
  97                  uint64_t offset, uint64_t length)
  98 {
  99         int ret;
 100
 101         if (td->io_ops && td->io_ops->reset_wp)
 102                 ret = td->io_ops->reset_wp(td, f, offset, length);
 103         else
 104                 ret = blkzoned_reset_wp(td, f, offset, length);
 105         if (ret < 0) {
 106                 td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
 107                 log_err("%s: resetting wp for %llu sectors at sector %llu failed (%d).\n",
 108                         f->file_name, (unsigned long long)length >> 9,
 109                         (unsigned long long)offset >> 9, errno);
 110         }
 111
 112         return ret;
 113 }
 114
 115 /**
 116  * zbd_zone_idx - convert an offset into a zone number
 117  * @f: file pointer.
 118  * @offset: offset in bytes. If this offset is in the first zone_size bytes
 119  *          past the disk size then the index of the sentinel is returned.
 120  */
 121 static uint32_t zbd_zone_idx(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
 122 {
 123         uint32_t zone_idx;
 124
 125         if (f->zbd_info->zone_size_log2 > 0)
 126                 zone_idx = offset >> f->zbd_info->zone_size_log2;
 127         else
 128                 zone_idx = offset / f->zbd_info->zone_size;
 129
 130         return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
 131 }
 132
 133 /**
 134  * zbd_zone_swr - Test whether a zone requires sequential writes
 135  * @z: zone info pointer.
 136  */
 137 static inline bool zbd_zone_swr(struct fio_zone_info *z)
 138 {
 139         return z->type == ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 140 }
 141
 142 /**
 143  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
 144  * @f: file pointer.
 145  * @z: zone info pointer.
 146  * @required: minimum number of bytes that must remain in a zone.
 147  *
 148  * The caller must hold z->mutex.
 149  */
 150 static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
 151                           uint64_t required)
 152 {
 153         assert((required & 511) == 0);
 154
 155         return zbd_zone_swr(z) &&
 156                 z->wp + required > z->start + f->zbd_info->zone_size;
 157 }
 158
 159 static void zone_lock(struct thread_data *td, struct fio_zone_info *z)
 160 {
 161         /*
 162          * Lock the io_u target zone. The zone will be unlocked if io_u offset
 163          * is changed or when io_u completes and zbd_put_io() executed.
 164          * To avoid multiple jobs doing asynchronous I/Os from deadlocking each
 165          * other waiting for zone locks when building an io_u batch, first
 166          * only trylock the zone. If the zone is already locked by another job,
 167          * process the currently queued I/Os so that I/O progress is made and
 168          * zones unlocked.
 169          */
 170         if (pthread_mutex_trylock(&z->mutex) != 0) {
 171                 if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
 172                         io_u_quiesce(td);
 173                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 174         }
 175 }
 176
 177 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
 178 {
 179         return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
 180 }
 181
 182 /* Verify whether direct I/O is used for all host-managed zoned drives. */
 183 static bool zbd_using_direct_io(void)
 184 {
 185         struct thread_data *td;
 186         struct fio_file *f;
 187         int i, j;
 188
 189         for_each_td(td, i) {
 190                 if (td->o.odirect || !(td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE))
 191                         continue;
 192                 for_each_file(td, f, j) {
 193                         if (f->zbd_info &&
 194                             f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
 195                                 return false;
 196                 }
 197         }
 198
 199         return true;
 200 }
 201
 202 /* Whether or not the I/O range for f includes one or more sequential zones */
 203 static bool zbd_is_seq_job(struct fio_file *f)
 204 {
 205         uint32_t zone_idx, zone_idx_b, zone_idx_e;
 206
 207         assert(f->zbd_info);
 208         if (f->io_size == 0)
 209                 return false;
 210         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
 211         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
 212         for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
 213                 if (zbd_zone_swr(&f->zbd_info->zone_info[zone_idx]))
 214                         return true;
 215
 216         return false;
 217 }
 218
 219 /*
 220  * Verify whether offset and size parameters are aligned with zone boundaries.
 221  */
 222 static bool zbd_verify_sizes(void)
 223 {
 224         const struct fio_zone_info *z;
 225         struct thread_data *td;
 226         struct fio_file *f;
 227         uint64_t new_offset, new_end;
 228         uint32_t zone_idx;
 229         int i, j;
 230
 231         for_each_td(td, i) {
 232                 for_each_file(td, f, j) {
 233                         if (!f->zbd_info)
 234                                 continue;
 235                         if (f->file_offset >= f->real_file_size)
 236                                 continue;
 237                         if (!zbd_is_seq_job(f))
 238                                 continue;
 239
 240                         if (!td->o.zone_size) {
 241                                 td->o.zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 242                                 if (!td->o.zone_size) {
 243                                         log_err("%s: invalid 0 zone size\n",
 244                                                 f->file_name);
 245                                         return false;
 246                                 }
 247                         } else if (td->o.zone_size != f->zbd_info->zone_size) {
 248                                 log_err("%s: job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %llu.\n",
 249                                         f->file_name, (unsigned long long) td->o.zone_size,
 250                                         (unsigned long long) f->zbd_info->zone_size);
 251                                 return false;
 252                         }
 253
 254                         if (td->o.zone_skip &&
 255                             (td->o.zone_skip < td->o.zone_size ||
 256                              td->o.zone_skip % td->o.zone_size)) {
 257                                 log_err("%s: zoneskip %llu is not a multiple of the device zone size %llu.\n",
 258                                         f->file_name, (unsigned long long) td->o.zone_skip,
 259                                         (unsigned long long) td->o.zone_size);
 260                                 return false;
 261                         }
 262
 263                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
 264                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 265                         if ((f->file_offset != z->start) &&
 266                             (td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ)) {
 267                                 new_offset = (z+1)->start;
 268                                 if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
 269                                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 270                                                  f->file_name);
 271                                         return false;
 272                                 }
 273                                 log_info("%s: rounded up offset from %llu to %llu\n",
 274                                          f->file_name, (unsigned long long) f->file_offset,
 275                                          (unsigned long long) new_offset);
 276                                 f->io_size -= (new_offset - f->file_offset);
 277                                 f->file_offset = new_offset;
 278                         }
 279                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
 280                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 281                         new_end = z->start;
 282                         if ((td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ) &&
 283                             (f->file_offset + f->io_size != new_end)) {
 284                                 if (new_end <= f->file_offset) {
 285                                         log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
 286                                                  f->file_name);
 287                                         return false;
 288                                 }
 289                                 log_info("%s: rounded down io_size from %llu to %llu\n",
 290                                          f->file_name, (unsigned long long) f->io_size,
 291                                          (unsigned long long) new_end - f->file_offset);
 292                                 f->io_size = new_end - f->file_offset;
 293                         }
 294                 }
 295         }
 296
 297         return true;
 298 }
 299
 300 static bool zbd_verify_bs(void)
 301 {
 302         struct thread_data *td;
 303         struct fio_file *f;
 304         uint32_t zone_size;
 305         int i, j, k;
 306
 307         for_each_td(td, i) {
 308                 for_each_file(td, f, j) {
 309                         if (!f->zbd_info)
 310                                 continue;
 311                         zone_size = f->zbd_info->zone_size;
 312                         for (k = 0; k < ARRAY_SIZE(td->o.bs); k++) {
 313                                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE &&
 314                                     zone_size % td->o.bs[k] != 0) {
 315                                         log_info("%s: block size %llu is not a divisor of the zone size %d\n",
 316                                                  f->file_name, td->o.bs[k],
 317                                                  zone_size);
 318                                         return false;
 319                                 }
 320                         }
 321                 }
 322         }
 323         return true;
 324 }
 325
 326 static int ilog2(uint64_t i)
 327 {
 328         int log = -1;
 329
 330         while (i) {
 331                 i >>= 1;
 332                 log++;
 333         }
 334         return log;
 335 }
 336
 337 /*
 338  * Initialize f->zbd_info for devices that are not zoned block devices. This
 339  * allows to execute a ZBD workload against a non-ZBD device.
 340  */
 341 static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 342 {
 343         uint32_t nr_zones;
 344         struct fio_zone_info *p;
 345         uint64_t zone_size = td->o.zone_size;
 346         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 347         pthread_mutexattr_t attr;
 348         int i;
 349
 350         if (zone_size == 0) {
 351                 log_err("%s: Specifying the zone size is mandatory for regular block devices with --zonemode=zbd\n\n",
 352                         f->file_name);
 353                 return 1;
 354         }
 355
 356         if (zone_size < 512) {
 357                 log_err("%s: zone size must be at least 512 bytes for --zonemode=zbd\n\n",
 358                         f->file_name);
 359                 return 1;
 360         }
 361
 362         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 363         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 364                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 365         if (!zbd_info)
 366                 return -ENOMEM;
 367
 368         pthread_mutexattr_init(&attr);
 369         pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 370         pthread_mutexattr_setpshared(&attr, true);
 371         pthread_mutex_init(&zbd_info->mutex, &attr);
 372         zbd_info->refcount = 1;
 373         p = &zbd_info->zone_info[0];
 374         for (i = 0; i < nr_zones; i++, p++) {
 375                 pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
 376                 p->start = i * zone_size;
 377                 p->wp = p->start + zone_size;
 378                 p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
 379                 p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
 380         }
 381         /* a sentinel */
 382         p->start = nr_zones * zone_size;
 383
 384         f->zbd_info = zbd_info;
 385         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 386         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 387                 ilog2(zone_size) : 0;
 388         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 389         pthread_mutexattr_destroy(&attr);
 390         return 0;
 391 }
 392
 393 /*
 394  * Maximum number of zones to report in one operation.
 395  */
 396 #define ZBD_REPORT_MAX_ZONES    8192U
 397
 398 /*
 399  * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
 400  * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
 401  */
 402 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 403 {
 404         int nr_zones, nrz;
 405         struct zbd_zone *zones, *z;
 406         struct fio_zone_info *p;
 407         uint64_t zone_size, offset;
 408         struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
 409         pthread_mutexattr_t attr;
 410         int i, j, ret = 0;
 411
 412         pthread_mutexattr_init(&attr);
 413         pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
 414         pthread_mutexattr_setpshared(&attr, true);
 415
 416         zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
 417         if (!zones)
 418                 goto out;
 419
 420         nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 421         if (nrz < 0) {
 422                 ret = nrz;
 423                 log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
 424                          f->file_name, -ret);
 425                 goto out;
 426         }
 427
 428         zone_size = zones[0].len;
 429         nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 430
 431         if (td->o.zone_size == 0) {
 432                 td->o.zone_size = zone_size;
 433         } else if (td->o.zone_size != zone_size) {
 434                 log_err("fio: %s job parameter zonesize %llu does not match disk zone size %llu.\n",
 435                         f->file_name, (unsigned long long) td->o.zone_size,
 436                         (unsigned long long) zone_size);
 437                 ret = -EINVAL;
 438                 goto out;
 439         }
 440
 441         dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %llu KB\n", f->file_name,
 442                nr_zones, (unsigned long long) zone_size / 1024);
 443
 444         zbd_info = scalloc(1, sizeof(*zbd_info) +
 445                            (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
 446         ret = -ENOMEM;
 447         if (!zbd_info)
 448                 goto out;
 449         pthread_mutex_init(&zbd_info->mutex, &attr);
 450         zbd_info->refcount = 1;
 451         p = &zbd_info->zone_info[0];
 452         for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
 453                 z = &zones[0];
 454                 for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
 455                         pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
 456                         p->start = z->start;
 457                         switch (z->cond) {
 458                         case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
 459                         case ZBD_ZONE_COND_FULL:
 460                                 p->wp = p->start + zone_size;
 461                                 break;
 462                         default:
 463                                 assert(z->start <= z->wp);
 464                                 assert(z->wp <= z->start + zone_size);
 465                                 p->wp = z->wp;
 466                                 break;
 467                         }
 468                         p->type = z->type;
 469                         p->cond = z->cond;
 470                         if (j > 0 && p->start != p[-1].start + zone_size) {
 471                                 log_info("%s: invalid zone data\n",
 472                                          f->file_name);
 473                                 ret = -EINVAL;
 474                                 goto out;
 475                         }
 476                 }
 477                 z--;
 478                 offset = z->start + z->len;
 479                 if (j >= nr_zones)
 480                         break;
 481                 nrz = zbd_report_zones(td, f, offset,
 482                                             zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
 483                 if (nrz < 0) {
 484                         ret = nrz;
 485                         log_info("fio: report zones (offset %llu) failed for %s (%d).\n",
 486                                  (unsigned long long)offset,
 487                                  f->file_name, -ret);
 488                         goto out;
 489                 }
 490         }
 491
 492         /* a sentinel */
 493         zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 494
 495         f->zbd_info = zbd_info;
 496         f->zbd_info->zone_size = zone_size;
 497         f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
 498                 ilog2(zone_size) : 0;
 499         f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
 500         zbd_info = NULL;
 501         ret = 0;
 502
 503 out:
 504         sfree(zbd_info);
 505         free(zones);
 506         pthread_mutexattr_destroy(&attr);
 507         return ret;
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Allocate zone information and store it into f->zbd_info if zonemode=zbd.
 512  *
 513  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 514  */
 515 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 516 {
 517         enum zbd_zoned_model zbd_model;
 518         int ret;
 519
 520         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 521
 522         ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
 523         if (ret)
 524                 return ret;
 525
 526         switch (zbd_model) {
 527         case ZBD_IGNORE:
 528                 return 0;
 529         case ZBD_HOST_AWARE:
 530         case ZBD_HOST_MANAGED:
 531                 ret = parse_zone_info(td, f);
 532                 break;
 533         case ZBD_NONE:
 534                 ret = init_zone_info(td, f);
 535                 break;
 536         default:
 537                 td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
 538                 log_err("Unsupported zoned model\n");
 539                 return -EINVAL;
 540         }
 541
 542         if (ret == 0)
 543                 f->zbd_info->model = zbd_model;
 544         return ret;
 545 }
 546
 547 void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 548 {
 549         uint32_t refcount;
 550
 551         assert(f->zbd_info);
 552
 553         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 554         refcount = --f->zbd_info->refcount;
 555         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 556
 557         assert((int32_t)refcount >= 0);
 558         if (refcount == 0)
 559                 sfree(f->zbd_info);
 560         f->zbd_info = NULL;
 561 }
 562
 563 /*
 564  * Initialize f->zbd_info.
 565  *
 566  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 567  *
 568  * Note: this function can only work correctly if it is called before the first
 569  * fio fork() call.
 570  */
 571 static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
 572 {
 573         struct thread_data *td2;
 574         struct fio_file *f2;
 575         int i, j, ret;
 576
 577         for_each_td(td2, i) {
 578                 for_each_file(td2, f2, j) {
 579                         if (td2 == td && f2 == file)
 580                                 continue;
 581                         if (!f2->zbd_info ||
 582                             strcmp(f2->file_name, file->file_name) != 0)
 583                                 continue;
 584                         file->zbd_info = f2->zbd_info;
 585                         file->zbd_info->refcount++;
 586                         return 0;
 587                 }
 588         }
 589
 590         ret = zbd_create_zone_info(td, file);
 591         if (ret < 0)
 592                 td_verror(td, -ret, "zbd_create_zone_info() failed");
 593         return ret;
 594 }
 595
 596 int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
 597 {
 598         struct fio_file *f;
 599         int i;
 600
 601         for_each_file(td, f, i) {
 602                 if (zbd_init_zone_info(td, f))
 603                         return 1;
 604         }
 605
 606         if (!zbd_using_direct_io()) {
 607                 log_err("Using direct I/O is mandatory for writing to ZBD drives\n\n");
 608                 return 1;
 609         }
 610
 611         if (!zbd_verify_sizes())
 612                 return 1;
 613
 614         if (!zbd_verify_bs())
 615                 return 1;
 616
 617         return 0;
 618 }
 619
 620 /**
 621  * zbd_reset_range - reset zones for a range of sectors
 622  * @td: FIO thread data.
 623  * @f: Fio file for which to reset zones
 624  * @sector: Starting sector in units of 512 bytes
 625  * @nr_sectors: Number of sectors in units of 512 bytes
 626  *
 627  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 628  */
 629 static int zbd_reset_range(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 630                            uint64_t offset, uint64_t length)
 631 {
 632         uint32_t zone_idx_b, zone_idx_e;
 633         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
 634         int ret = 0;
 635
 636         assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
 637
 638         switch (f->zbd_info->model) {
 639         case ZBD_HOST_AWARE:
 640         case ZBD_HOST_MANAGED:
 641                 ret = zbd_reset_wp(td, f, offset, length);
 642                 if (ret < 0)
 643                         return ret;
 644                 break;
 645         default:
 646                 break;
 647         }
 648
 649         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, offset);
 650         zb = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_b];
 651         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, offset + length);
 652         ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
 653         for (z = zb; z < ze; z++) {
 654                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 655                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 656                 f->zbd_info->sectors_with_data -= z->wp - z->start;
 657                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 658                 z->wp = z->start;
 659                 z->verify_block = 0;
 660                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 661         }
 662
 663         td->ts.nr_zone_resets += ze - zb;
 664
 665         return ret;
 666 }
 667
 668 static unsigned int zbd_zone_nr(struct zoned_block_device_info *zbd_info,
 669                                 struct fio_zone_info *zone)
 670 {
 671         return zone - zbd_info->zone_info;
 672 }
 673
 674 /**
 675  * zbd_reset_zone - reset the write pointer of a single zone
 676  * @td: FIO thread data.
 677  * @f: FIO file associated with the disk for which to reset a write pointer.
 678  * @z: Zone to reset.
 679  *
 680  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
 681  */
 682 static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 683                           struct fio_zone_info *z)
 684 {
 685         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n", f->file_name,
 686                 zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 687
 688         return zbd_reset_range(td, f, z->start, (z+1)->start - z->start);
 689 }
 690
 691 /* The caller must hold f->zbd_info->mutex */
 692 static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 693                            unsigned int open_zone_idx)
 694 {
 695         uint32_t zone_idx;
 696
 697         assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
 698         zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
 699         memmove(f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx,
 700                 f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx + 1,
 701                 (ZBD_MAX_OPEN_ZONES - (open_zone_idx + 1)) *
 702                 sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
 703         f->zbd_info->num_open_zones--;
 704         f->zbd_info->zone_info[zone_idx].open = 0;
 705 }
 706
 707 /*
 708  * Reset a range of zones. Returns 0 upon success and 1 upon failure.
 709  * @td: fio thread data.
 710  * @f: fio file for which to reset zones
 711  * @zb: first zone to reset.
 712  * @ze: first zone not to reset.
 713  * @all_zones: whether to reset all zones or only those zones for which the
 714  *      write pointer is not a multiple of td->o.min_bs[DDIR_WRITE].
 715  */
 716 static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 717                            struct fio_zone_info *const zb,
 718                            struct fio_zone_info *const ze, bool all_zones)
 719 {
 720         struct fio_zone_info *z;
 721         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 722         bool reset_wp;
 723         int res = 0;
 724
 725         assert(min_bs);
 726
 727         dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n", f->file_name,
 728                 zbd_zone_nr(f->zbd_info, zb), zbd_zone_nr(f->zbd_info, ze));
 729         for (z = zb; z < ze; z++) {
 730                 uint32_t nz = z - f->zbd_info->zone_info;
 731
 732                 if (!zbd_zone_swr(z))
 733                         continue;
 734                 zone_lock(td, z);
 735                 if (all_zones) {
 736                         unsigned int i;
 737
 738                         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 739                         for (i = 0; i < f->zbd_info->num_open_zones; i++) {
 740                                 if (f->zbd_info->open_zones[i] == nz)
 741                                         zbd_close_zone(td, f, i);
 742                         }
 743                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 744
 745                         reset_wp = z->wp != z->start;
 746                 } else {
 747                         reset_wp = z->wp % min_bs != 0;
 748                 }
 749                 if (reset_wp) {
 750                         dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zone %u\n",
 751                                f->file_name,
 752                                zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
 753                         if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0)
 754                                 res = 1;
 755                 }
 756                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 757         }
 758
 759         return res;
 760 }
 761
 762 /*
 763  * Reset zbd_info.write_cnt, the counter that counts down towards the next
 764  * zone reset.
 765  */
 766 static void zbd_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
 767                                 const struct fio_file *f)
 768 {
 769         assert(0 <= td->o.zrf.u.f && td->o.zrf.u.f <= 1);
 770
 771         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 772         f->zbd_info->write_cnt = td->o.zrf.u.f ?
 773                 min(1.0 / td->o.zrf.u.f, 0.0 + UINT_MAX) : UINT_MAX;
 774         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 775 }
 776
 777 static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
 778                                         const struct fio_file *f)
 779 {
 780         uint32_t write_cnt = 0;
 781
 782         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 783         assert(f->zbd_info->write_cnt);
 784         if (f->zbd_info->write_cnt)
 785                 write_cnt = --f->zbd_info->write_cnt;
 786         if (write_cnt == 0)
 787                 zbd_reset_write_cnt(td, f);
 788         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 789
 790         return write_cnt == 0;
 791 }
 792
 793 enum swd_action {
 794         CHECK_SWD,
 795         SET_SWD,
 796 };
 797
 798 /* Calculate the number of sectors with data (swd) and perform action 'a' */
 799 static uint64_t zbd_process_swd(const struct fio_file *f, enum swd_action a)
 800 {
 801         struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
 802         uint64_t swd = 0;
 803
 804         zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
 805         ze = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset +
 806                                                   f->io_size)];
 807         for (z = zb; z < ze; z++) {
 808                 pthread_mutex_lock(&z->mutex);
 809                 swd += z->wp - z->start;
 810         }
 811         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 812         switch (a) {
 813         case CHECK_SWD:
 814                 assert(f->zbd_info->sectors_with_data == swd);
 815                 break;
 816         case SET_SWD:
 817                 f->zbd_info->sectors_with_data = swd;
 818                 break;
 819         }
 820         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 821         for (z = zb; z < ze; z++)
 822                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 823
 824         return swd;
 825 }
 826
 827 /*
 828  * The swd check is useful for debugging but takes too much time to leave
 829  * it enabled all the time. Hence it is disabled by default.
 830  */
 831 static const bool enable_check_swd = false;
 832
 833 /* Check whether the value of zbd_info.sectors_with_data is correct. */
 834 static void zbd_check_swd(const struct fio_file *f)
 835 {
 836         if (!enable_check_swd)
 837                 return;
 838
 839         zbd_process_swd(f, CHECK_SWD);
 840 }
 841
 842 static void zbd_init_swd(struct fio_file *f)
 843 {
 844         uint64_t swd;
 845
 846         if (!enable_check_swd)
 847                 return;
 848
 849         swd = zbd_process_swd(f, SET_SWD);
 850         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): swd = %" PRIu64 "\n", __func__, f->file_name,
 851                swd);
 852 }
 853
 854 void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 855 {
 856         struct fio_zone_info *zb, *ze;
 857         uint32_t zone_idx_e;
 858
 859         if (!f->zbd_info || !td_write(td))
 860                 return;
 861
 862         zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
 863         zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
 864         ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
 865         zbd_init_swd(f);
 866         /*
 867          * If data verification is enabled reset the affected zones before
 868          * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
 869          * writing data, which causes data loss.
 870          */
 871         zbd_reset_zones(td, f, zb, ze, td->o.verify != VERIFY_NONE &&
 872                         td->runstate != TD_VERIFYING);
 873         zbd_reset_write_cnt(td, f);
 874 }
 875
 876 /* The caller must hold f->zbd_info->mutex. */
 877 static bool is_zone_open(const struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
 878                          unsigned int zone_idx)
 879 {
 880         struct zoned_block_device_info *zbdi = f->zbd_info;
 881         int i;
 882
 883         assert(td->o.max_open_zones <= ARRAY_SIZE(zbdi->open_zones));
 884         assert(zbdi->num_open_zones <= td->o.max_open_zones);
 885
 886         for (i = 0; i < zbdi->num_open_zones; i++)
 887                 if (zbdi->open_zones[i] == zone_idx)
 888                         return true;
 889
 890         return false;
 891 }
 892
 893 /*
 894  * Open a ZBD zone if it was not yet open. Returns true if either the zone was
 895  * already open or if opening a new zone is allowed. Returns false if the zone
 896  * was not yet open and opening a new zone would cause the zone limit to be
 897  * exceeded.
 898  */
 899 static bool zbd_open_zone(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
 900                           uint32_t zone_idx)
 901 {
 902         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
 903         const struct fio_file *f = io_u->file;
 904         struct fio_zone_info *z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 905         bool res = true;
 906
 907         if (z->cond == ZBD_ZONE_COND_OFFLINE)
 908                 return false;
 909
 910         /*
 911          * Skip full zones with data verification enabled because resetting a
 912          * zone causes data loss and hence causes verification to fail.
 913          */
 914         if (td->o.verify != VERIFY_NONE && zbd_zone_full(f, z, min_bs))
 915                 return false;
 916
 917         /* Zero means no limit */
 918         if (!td->o.max_open_zones)
 919                 return true;
 920
 921         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 922         if (is_zone_open(td, f, zone_idx))
 923                 goto out;
 924         res = false;
 925         if (f->zbd_info->num_open_zones >= td->o.max_open_zones)
 926                 goto out;
 927         dprint(FD_ZBD, "%s: opening zone %d\n", f->file_name, zone_idx);
 928         f->zbd_info->open_zones[f->zbd_info->num_open_zones++] = zone_idx;
 929         z->open = 1;
 930         res = true;
 931
 932 out:
 933         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 934         return res;
 935 }
 936
 937 /* Anything goes as long as it is not a constant. */
 938 static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
 939                                      const struct io_u *io_u)
 940 {
 941         return io_u->offset * f->zbd_info->num_open_zones / f->real_file_size;
 942 }
 943
 944 /*
 945  * Modify the offset of an I/O unit that does not refer to an open zone such
 946  * that it refers to an open zone. Close an open zone and open a new zone if
 947  * necessary. This algorithm can only work correctly if all write pointers are
 948  * a multiple of the fio block size. The caller must neither hold z->mutex
 949  * nor f->zbd_info->mutex. Returns with z->mutex held upon success.
 950  */
 951 static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
 952                                                       struct io_u *io_u)
 953 {
 954         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
 955         const struct fio_file *f = io_u->file;
 956         struct fio_zone_info *z;
 957         unsigned int open_zone_idx = -1;
 958         uint32_t zone_idx, new_zone_idx;
 959         int i;
 960
 961         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
 962
 963         if (td->o.max_open_zones) {
 964                 /*
 965                  * This statement accesses f->zbd_info->open_zones[] on purpose
 966                  * without locking.
 967                  */
 968                 zone_idx = f->zbd_info->open_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
 969         } else {
 970                 zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
 971         }
 972         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): starting from zone %d (offset %lld, buflen %lld)\n",
 973                __func__, f->file_name, zone_idx, io_u->offset, io_u->buflen);
 974
 975         /*
 976          * Since z->mutex is the outer lock and f->zbd_info->mutex the inner
 977          * lock it can happen that the state of the zone with index zone_idx
 978          * has changed after 'z' has been assigned and before f->zbd_info->mutex
 979          * has been obtained. Hence the loop.
 980          */
 981         for (;;) {
 982                 uint32_t tmp_idx;
 983
 984                 z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 985
 986                 zone_lock(td, z);
 987                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
 988                 if (td->o.max_open_zones == 0)
 989                         goto examine_zone;
 990                 if (f->zbd_info->num_open_zones == 0) {
 991                         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
 992                         pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
 993                         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no zones are open\n",
 994                                __func__, f->file_name);
 995                         return NULL;
 996                 }
 997
 998                 /*
 999                  * List of opened zones is per-device, shared across all threads.
1000                  * Start with quasi-random candidate zone.
1001                  * Ignore zones which don't belong to thread's offset/size area.
1002                  */
1003                 open_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
1004                 assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
1005                 tmp_idx = open_zone_idx;
1006                 for (i = 0; i < f->zbd_info->num_open_zones; i++) {
1007                         uint32_t tmpz;
1008
1009                         if (tmp_idx >= f->zbd_info->num_open_zones)
1010                                 tmp_idx = 0;
1011                         tmpz = f->zbd_info->open_zones[tmp_idx];
1012
1013                         if (is_valid_offset(f, f->zbd_info->zone_info[tmpz].start)) {
1014                                 open_zone_idx = tmp_idx;
1015                                 goto found_candidate_zone;
1016                         }
1017
1018                         tmp_idx++;
1019                 }
1020
1021                 dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
1022                         __func__, f->file_name);
1023                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1024                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1025                 return NULL;
1026
1027 found_candidate_zone:
1028                 new_zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
1029                 if (new_zone_idx == zone_idx)
1030                         break;
1031                 zone_idx = new_zone_idx;
1032                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1033                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1034         }
1035
1036         /* Both z->mutex and f->zbd_info->mutex are held. */
1037
1038 examine_zone:
1039         if (z->wp + min_bs <= (z+1)->start) {
1040                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1041                 goto out;
1042         }
1043         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): closing zone %d\n", __func__, f->file_name,
1044                zone_idx);
1045         if (td->o.max_open_zones)
1046                 zbd_close_zone(td, f, open_zone_idx);
1047         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1048
1049         /* Only z->mutex is held. */
1050
1051         /* Zone 'z' is full, so try to open a new zone. */
1052         for (i = f->io_size / f->zbd_info->zone_size; i > 0; i--) {
1053                 zone_idx++;
1054                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1055                 z++;
1056                 if (!is_valid_offset(f, z->start)) {
1057                         /* Wrap-around. */
1058                         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
1059                         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
1060                 }
1061                 assert(is_valid_offset(f, z->start));
1062                 zone_lock(td, z);
1063                 if (z->open)
1064                         continue;
1065                 if (zbd_open_zone(td, io_u, zone_idx))
1066                         goto out;
1067         }
1068
1069         /* Only z->mutex is held. */
1070
1071         /* Check whether the write fits in any of the already opened zones. */
1072         pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1073         for (i = 0; i < f->zbd_info->num_open_zones; i++) {
1074                 zone_idx = f->zbd_info->open_zones[i];
1075                 pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1076                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1077
1078                 z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
1079
1080                 zone_lock(td, z);
1081                 if (z->wp + min_bs <= (z+1)->start)
1082                         goto out;
1083                 pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
1084         }
1085         pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
1086         pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1087         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): did not open another zone\n", __func__,
1088                f->file_name);
1089         return NULL;
1090
1091 out:
1092         dprint(FD_ZBD, "%s(%s): returning zone %d\n", __func__, f->file_name,
1093                zone_idx);
1094         io_u->offset = z->start;
1095         return z;
1096 }
1097
1098 /* The caller must hold z->mutex. */
1099 static struct fio_zone_info *zbd_replay_write_order(struct thread_data *td,
1100                                                     struct io_u *io_u,
1101                                                     struct fio_zone_info *z)
1102 {
1103         const struct fio_file *f = io_u->file;
1104         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
1105
1106         if (!zbd_open_zone(td, io_u, z - f->zbd_info->zone_info)) {
1107                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1108                 z = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1109                 assert(z);
1110         }
1111
1112         if (z->verify_block * min_bs >= f->zbd_info->zone_size)
1113                 log_err("%s: %d * %d >= %llu\n", f->file_name, z->verify_block,
1114                         min_bs, (unsigned long long) f->zbd_info->zone_size);
1115         io_u->offset = z->start + z->verify_block++ * min_bs;
1116         return z;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * Find another zone for which @io_u fits below the write pointer. Start
1121  * searching in zones @zb + 1 .. @zl and continue searching in zones
1122  * @zf .. @zb - 1.
1123  *
1124  * Either returns NULL or returns a zone pointer and holds the mutex for that
1125  * zone.
1126  */
1127 static struct fio_zone_info *
1128 zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1129               struct fio_zone_info *zb, struct fio_zone_info *zl)
1130 {
1131         const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1132         const struct fio_file *f = io_u->file;
1133         struct fio_zone_info *z1, *z2;
1134         const struct fio_zone_info *const zf =
1135                 &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
1136
1137         /*
1138          * Skip to the next non-empty zone in case of sequential I/O and to
1139          * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
1140          */
1141         for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
1142                 if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1143                         zone_lock(td, z1);
1144                         if (z1->start + min_bs <= z1->wp)
1145                                 return z1;
1146                         pthread_mutex_unlock(&z1->mutex);
1147                 } else if (!td_random(td)) {
1148                         break;
1149                 }
1150                 if (td_random(td) && z2 >= zf &&
1151                     z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
1152                         zone_lock(td, z2);
1153                         if (z2->start + min_bs <= z2->wp)
1154                                 return z2;
1155                         pthread_mutex_unlock(&z2->mutex);
1156                 }
1157         }
1158         dprint(FD_ZBD, "%s: adjusting random read offset failed\n",
1159                f->file_name);
1160         return NULL;
1161 }
1162
1163 /**
1164  * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
1165  * @io_u: I/O unit
1166  * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
1167  * @q: queueing status (busy, completed or queued).
1168  *
1169  * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
1170  * target zone.
1171  */
1172 static void zbd_queue_io(struct io_u *io_u, int q, bool success)
1173 {
1174         const struct fio_file *f = io_u->file;
1175         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1176         struct fio_zone_info *z;
1177         uint32_t zone_idx;
1178         uint64_t zone_end;
1179
1180         if (!zbd_info)
1181                 return;
1182
1183         zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1184         assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
1185         z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
1186
1187         if (!zbd_zone_swr(z))
1188                 return;
1189
1190         if (!success)
1191                 goto unlock;
1192
1193         dprint(FD_ZBD,
1194                "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1195                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
1196
1197         switch (io_u->ddir) {
1198         case DDIR_WRITE:
1199                 zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
1200                                (z + 1)->start);
1201                 pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
1202                 /*
1203                  * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
1204                  * have occurred.
1205                  */
1206                 if (z->wp <= zone_end)
1207                         zbd_info->sectors_with_data += zone_end - z->wp;
1208                 pthread_mutex_unlock(&zbd_info->mutex);
1209                 z->wp = zone_end;
1210                 break;
1211         case DDIR_TRIM:
1212                 assert(z->wp == z->start);
1213                 break;
1214         default:
1215                 break;
1216         }
1217
1218 unlock:
1219         if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
1220                 /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
1221                 pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1222                 io_u->zbd_put_io = NULL;
1223         }
1224 }
1225
1226 /**
1227  * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
1228  * @io_u: I/O unit
1229  */
1230 static void zbd_put_io(const struct io_u *io_u)
1231 {
1232         const struct fio_file *f = io_u->file;
1233         struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
1234         struct fio_zone_info *z;
1235         uint32_t zone_idx;
1236         int ret;
1237
1238         if (!zbd_info)
1239                 return;
1240
1241         zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1242         assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
1243         z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
1244
1245         if (!zbd_zone_swr(z))
1246                 return;
1247
1248         dprint(FD_ZBD,
1249                "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
1250                f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
1251
1252         ret = pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
1253         assert(ret == 0);
1254         zbd_check_swd(f);
1255 }
1256
1257 /*
1258  * Windows and MacOS do not define this.
1259  */
1260 #ifndef EREMOTEIO
1261 #define EREMOTEIO       121     /* POSIX value */
1262 #endif
1263
1264 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
1265 {
1266         switch (error_code) {
1267         case EIO:
1268         case EREMOTEIO:
1269                 return true;
1270         }
1271         return false;
1272 }
1273
1274 /**
1275  * setup_zbd_zone_mode - handle zoneskip as necessary for ZBD drives
1276  * @td: FIO thread data.
1277  * @io_u: FIO I/O unit.
1278  *
1279  * For sequential workloads, change the file offset to skip zoneskip bytes when
1280  * no more IO can be performed in the current zone.
1281  * - For read workloads, zoneskip is applied when the io has reached the end of
1282  *   the zone or the zone write position (when td->o.read_beyond_wp is false).
1283  * - For write workloads, zoneskip is applied when the zone is full.
1284  * This applies only to read and write operations.
1285  */
1286 void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1287 {
1288         struct fio_file *f = io_u->file;
1289         enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
1290         struct fio_zone_info *z;
1291         uint32_t zone_idx;
1292
1293         assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
1294         assert(td->o.zone_size);
1295
1296         /*
1297          * zone_skip is valid only for sequential workloads.
1298          */
1299         if (td_random(td) || !td->o.zone_skip)
1300                 return;
1301
1302         /*
1303          * It is time to switch to a new zone if:
1304          * - zone_bytes == zone_size bytes have already been accessed
1305          * - The last position reached the end of the current zone.
1306          * - For reads with td->o.read_beyond_wp == false, the last position
1307          *   reached the zone write pointer.
1308          */
1309         zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->last_pos[ddir]);
1310         z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
1311
1312         if (td->zone_bytes >= td->o.zone_size ||
1313             f->last_pos[ddir] >= (z+1)->start ||
1314             (ddir == DDIR_READ &&
1315              (!td->o.read_beyond_wp) && f->last_pos[ddir] >= z->wp)) {
1316                 /*
1317                  * Skip zones.
1318                  */
1319                 td->zone_bytes = 0;
1320                 f->file_offset += td->o.zone_size + td->o.zone_skip;
1321
1322                 /*
1323                  * Wrap from the beginning, if we exceed the file size
1324                  */
1325                 if (f->file_offset >= f->real_file_size)
1326                         f->file_offset = get_start_offset(td, f);
1327
1328                 f->last_pos[ddir] = f->file_offset;
1329                 td->io_skip_bytes += td->o.zone_skip;
1330         }
1331 }
1332
1333 /**
1334  * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonedmode=zbd.
1335  *
1336  * @td: FIO thread data.
1337  * @io_u: FIO I/O unit.
1338  * @ddir: I/O direction before adjustment.
1339  *
1340  * Return adjusted I/O direction.
1341  */
1342 enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
1343                               enum fio_ddir ddir)
1344 {
1345         /*
1346          * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
1347          * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
1348          * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
1349          * write to make sure data to read exists.
1350          */
1351         if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
1352                 return ddir;
1353
1354         if (io_u->file->zbd_info->sectors_with_data ||
1355             td->o.read_beyond_wp)
1356                 return DDIR_READ;
1357
1358         return DDIR_WRITE;
1359 }
1360
1361 /**
1362  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
1363  * @td: FIO thread data.
1364  * @io_u: FIO I/O unit.
1365  *
1366  * Locking strategy: returns with z->mutex locked if and only if z refers
1367  * to a sequential zone and if io_u_accept is returned. z is the zone that
1368  * corresponds to io_u->offset at the end of this function.
1369  */
1370 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1371 {
1372         struct fio_file *f = io_u->file;
1373         uint32_t zone_idx_b;
1374         struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
1375         uint32_t orig_len = io_u->buflen;
1376         uint32_t min_bs = td->o.min_bs[io_u->ddir];
1377         uint64_t new_len;
1378         int64_t range;
1379
1380         if (!f->zbd_info)
1381                 return io_u_accept;
1382
1383         assert(min_bs);
1384         assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
1385         assert(io_u->buflen);
1386         zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
1387         zb = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_b];
1388         orig_zb = zb;
1389
1390         /* Accept the I/O offset for conventional zones. */
1391         if (!zbd_zone_swr(zb))
1392                 return io_u_accept;
1393
1394         /*
1395          * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
1396          * is enabled.
1397          */
1398         if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
1399             io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
1400                 return io_u_accept;
1401
1402         zbd_check_swd(f);
1403
1404         zone_lock(td, zb);
1405
1406         switch (io_u->ddir) {
1407         case DDIR_READ:
1408                 if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
1409                         if (td_write(td))
1410                                 zb = zbd_replay_write_order(td, io_u, zb);
1411                         goto accept;
1412                 }
1413                 /*
1414                  * Check that there is enough written data in the zone to do an
1415                  * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
1416                  * the I/O.
1417                  */
1418                 range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
1419                         zb->wp - zb->start : 0;
1420                 if (range < min_bs ||
1421                     ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
1422                         pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1423                         zl = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f,
1424                                                 f->file_offset + f->io_size)];
1425                         zb = zbd_find_zone(td, io_u, zb, zl);
1426                         if (!zb) {
1427                                 dprint(FD_ZBD,
1428                                        "%s: zbd_find_zone(%lld, %llu) failed\n",
1429                                        f->file_name, io_u->offset,
1430                                        io_u->buflen);
1431                                 goto eof;
1432                         }
1433                         /*
1434                          * zbd_find_zone() returned a zone with a range of at
1435                          * least min_bs.
1436                          */
1437                         range = zb->wp - zb->start;
1438                         assert(range >= min_bs);
1439
1440                         if (!td_random(td))
1441                                 io_u->offset = zb->start;
1442                 }
1443                 /*
1444                  * Make sure the I/O is within the zone valid data range while
1445                  * maximizing the I/O size and preserving randomness.
1446                  */
1447                 if (range <= io_u->buflen)
1448                         io_u->offset = zb->start;
1449                 else if (td_random(td))
1450                         io_u->offset = zb->start +
1451                                 ((io_u->offset - orig_zb->start) %
1452                                  (range - io_u->buflen)) / min_bs * min_bs;
1453                 /*
1454                  * Make sure the I/O does not cross over the zone wp position.
1455                  */
1456                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1457                               (unsigned long long)(zb->wp - io_u->offset));
1458                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1459                 if (new_len < io_u->buflen) {
1460                         io_u->buflen = new_len;
1461                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1462                                orig_len, io_u->buflen);
1463                 }
1464                 assert(zb->start <= io_u->offset);
1465                 assert(io_u->offset + io_u->buflen <= zb->wp);
1466                 goto accept;
1467         case DDIR_WRITE:
1468                 if (io_u->buflen > f->zbd_info->zone_size)
1469                         goto eof;
1470                 if (!zbd_open_zone(td, io_u, zone_idx_b)) {
1471                         pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1472                         zb = zbd_convert_to_open_zone(td, io_u);
1473                         if (!zb)
1474                                 goto eof;
1475                         zone_idx_b = zb - f->zbd_info->zone_info;
1476                 }
1477                 /* Check whether the zone reset threshold has been exceeded */
1478                 if (td->o.zrf.u.f) {
1479                         if (f->zbd_info->sectors_with_data >=
1480                             f->io_size * td->o.zrt.u.f &&
1481                             zbd_dec_and_reset_write_cnt(td, f)) {
1482                                 zb->reset_zone = 1;
1483                         }
1484                 }
1485                 /* Reset the zone pointer if necessary */
1486                 if (zb->reset_zone || zbd_zone_full(f, zb, min_bs)) {
1487                         assert(td->o.verify == VERIFY_NONE);
1488                         /*
1489                          * Since previous write requests may have been submitted
1490                          * asynchronously and since we will submit the zone
1491                          * reset synchronously, wait until previously submitted
1492                          * write requests have completed before issuing a
1493                          * zone reset.
1494                          */
1495                         io_u_quiesce(td);
1496                         zb->reset_zone = 0;
1497                         if (zbd_reset_zone(td, f, zb) < 0)
1498                                 goto eof;
1499                 }
1500                 /* Make writes occur at the write pointer */
1501                 assert(!zbd_zone_full(f, zb, min_bs));
1502                 io_u->offset = zb->wp;
1503                 if (!is_valid_offset(f, io_u->offset)) {
1504                         dprint(FD_ZBD, "Dropped request with offset %llu\n",
1505                                io_u->offset);
1506                         goto eof;
1507                 }
1508                 /*
1509                  * Make sure that the buflen is a multiple of the minimal
1510                  * block size. Give up if shrinking would make the request too
1511                  * small.
1512                  */
1513                 new_len = min((unsigned long long)io_u->buflen,
1514                               (zb + 1)->start - io_u->offset);
1515                 new_len = new_len / min_bs * min_bs;
1516                 if (new_len == io_u->buflen)
1517                         goto accept;
1518                 if (new_len >= min_bs) {
1519                         io_u->buflen = new_len;
1520                         dprint(FD_IO, "Changed length from %u into %llu\n",
1521                                orig_len, io_u->buflen);
1522                         goto accept;
1523                 }
1524                 log_err("Zone remainder %lld smaller than minimum block size %d\n",
1525                         ((zb + 1)->start - io_u->offset),
1526                         min_bs);
1527                 goto eof;
1528         case DDIR_TRIM:
1529                 /* fall-through */
1530         case DDIR_SYNC:
1531         case DDIR_DATASYNC:
1532         case DDIR_SYNC_FILE_RANGE:
1533         case DDIR_WAIT:
1534         case DDIR_LAST:
1535         case DDIR_INVAL:
1536                 goto accept;
1537         }
1538
1539         assert(false);
1540
1541 accept:
1542         assert(zb);
1543         assert(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
1544         assert(!io_u->zbd_queue_io);
1545         assert(!io_u->zbd_put_io);
1546         io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
1547         io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
1548         return io_u_accept;
1549
1550 eof:
1551         if (zb)
1552                 pthread_mutex_unlock(&zb->mutex);
1553         return io_u_eof;
1554 }
1555
1556 /* Return a string with ZBD statistics */
1557 char *zbd_write_status(const struct thread_stat *ts)
1558 {
1559         char *res;
1560
1561         if (asprintf(&res, "; %llu zone resets", (unsigned long long) ts->nr_zone_resets) < 0)
1562                 return NULL;
1563         return res;
1564 }