zbd: Avoid async I/O multi-job workload deadlock
[fio.git] / zbd.c
diff --git a/zbd.c b/zbd.c
index aa08b81115342342d383e3705aa2c25a17b9f277..2da742b7212280cb5e2ab562836bd058bb156fbe 100644 (file)
--- a/zbd.c
+++ b/zbd.c
@@ -228,12 +228,45 @@ static enum blk_zoned_model get_zbd_model(const char *file_name)
        char *zoned_attr_path = NULL;
        char *model_str = NULL;
        struct stat statbuf;
+       char *sys_devno_path = NULL;
+       char *part_attr_path = NULL;
+       char *part_str = NULL;
+       char sys_path[PATH_MAX];
+       ssize_t sz;
+       char *delim = NULL;
 
        if (stat(file_name, &statbuf) < 0)
                goto out;
-       if (asprintf(&zoned_attr_path, "/sys/dev/block/%d:%d/queue/zoned",
+
+       if (asprintf(&sys_devno_path, "/sys/dev/block/%d:%d",
                     major(statbuf.st_rdev), minor(statbuf.st_rdev)) < 0)
                goto out;
+
+       sz = readlink(sys_devno_path, sys_path, sizeof(sys_path) - 1);
+       if (sz < 0)
+               goto out;
+       sys_path[sz] = '\0';
+
+       /*
+        * If the device is a partition device, cut the device name in the
+        * canonical sysfs path to obtain the sysfs path of the holder device.
+        *   e.g.:  /sys/devices/.../sda/sda1 -> /sys/devices/.../sda
+        */
+       if (asprintf(&part_attr_path, "/sys/dev/block/%s/partition",
+                    sys_path) < 0)
+               goto out;
+       part_str = read_file(part_attr_path);
+       if (part_str && *part_str == '1') {
+               delim = strrchr(sys_path, '/');
+               if (!delim)
+                       goto out;
+               *delim = '\0';
+       }
+
+       if (asprintf(&zoned_attr_path,
+                    "/sys/dev/block/%s/queue/zoned", sys_path) < 0)
+               goto out;
+
        model_str = read_file(zoned_attr_path);
        if (!model_str)
                goto out;
@@ -246,6 +279,9 @@ static enum blk_zoned_model get_zbd_model(const char *file_name)
 out:
        free(model_str);
        free(zoned_attr_path);
+       free(part_str);
+       free(part_attr_path);
+       free(sys_devno_path);
        return model;
 }
 
@@ -726,29 +762,76 @@ static bool zbd_dec_and_reset_write_cnt(const struct thread_data *td,
        return write_cnt == 0;
 }
 
-void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+enum swd_action {
+       CHECK_SWD,
+       SET_SWD,
+};
+
+/* Calculate the number of sectors with data (swd) and perform action 'a' */
+static uint64_t zbd_process_swd(const struct fio_file *f, enum swd_action a)
 {
        struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
-       uint32_t zone_idx_e;
        uint64_t swd = 0;
 
-       if (!f->zbd_info)
-               return;
-
        zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
-       zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
-       ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
-       for (z = zb ; z < ze; z++) {
+       ze = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset +
+                                                 f->io_size)];
+       for (z = zb; z < ze; z++) {
                pthread_mutex_lock(&z->mutex);
                swd += z->wp - z->start;
        }
        pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
-       f->zbd_info->sectors_with_data = swd;
+       switch (a) {
+       case CHECK_SWD:
+               assert(f->zbd_info->sectors_with_data == swd);
+               break;
+       case SET_SWD:
+               f->zbd_info->sectors_with_data = swd;
+               break;
+       }
        pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
-       for (z = zb ; z < ze; z++)
+       for (z = zb; z < ze; z++)
                pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
-       dprint(FD_ZBD, "%s(%s): swd = %llu\n", __func__, f->file_name,
-               (unsigned long long) swd);
+
+       return swd;
+}
+
+/*
+ * The swd check is useful for debugging but takes too much time to leave
+ * it enabled all the time. Hence it is disabled by default.
+ */
+static const bool enable_check_swd = false;
+
+/* Check whether the value of zbd_info.sectors_with_data is correct. */
+static void zbd_check_swd(const struct fio_file *f)
+{
+       if (!enable_check_swd)
+               return;
+
+       zbd_process_swd(f, CHECK_SWD);
+}
+
+static void zbd_init_swd(struct fio_file *f)
+{
+       uint64_t swd;
+
+       swd = zbd_process_swd(f, SET_SWD);
+       dprint(FD_ZBD, "%s(%s): swd = %" PRIu64 "\n", __func__, f->file_name,
+              swd);
+}
+
+void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
+{
+       struct fio_zone_info *zb, *ze;
+       uint32_t zone_idx_e;
+
+       if (!f->zbd_info)
+               return;
+
+       zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
+       zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
+       ze = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx_e];
+       zbd_init_swd(f);
        /*
         * If data verification is enabled reset the affected zones before
         * writing any data to avoid that a zone reset has to be issued while
@@ -1028,37 +1111,44 @@ zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        return NULL;
 }
 
-
 /**
- * zbd_post_submit - update the write pointer and unlock the zone lock
+ * zbd_queue_io - update the write pointer of a sequential zone
  * @io_u: I/O unit
- * @success: Whether or not the I/O unit has been executed successfully
+ * @success: Whether or not the I/O unit has been queued successfully
+ * @q: queueing status (busy, completed or queued).
  *
- * For write and trim operations, update the write pointer of all affected
- * zones.
+ * For write and trim operations, update the write pointer of the I/O unit
+ * target zone.
  */
-static void zbd_post_submit(const struct io_u *io_u, bool success)
+static void zbd_queue_io(struct io_u *io_u, int q, bool success)
 {
-       struct zoned_block_device_info *zbd_info;
+       const struct fio_file *f = io_u->file;
+       struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
        struct fio_zone_info *z;
        uint32_t zone_idx;
-       uint64_t end, zone_end;
+       uint64_t zone_end;
 
-       zbd_info = io_u->file->zbd_info;
        if (!zbd_info)
                return;
 
-       zone_idx = zbd_zone_idx(io_u->file, io_u->offset);
-       end = io_u->offset + io_u->buflen;
-       z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
+       zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
        assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
+       z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
+
        if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
                return;
+
        if (!success)
                goto unlock;
+
+       dprint(FD_ZBD,
+              "%s: queued I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
+              f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
+
        switch (io_u->ddir) {
        case DDIR_WRITE:
-               zone_end = min(end, (z + 1)->start);
+               zone_end = min((uint64_t)(io_u->offset + io_u->buflen),
+                              (z + 1)->start);
                pthread_mutex_lock(&zbd_info->mutex);
                /*
                 * z->wp > zone_end means that one or more I/O errors
@@ -1075,8 +1165,42 @@ static void zbd_post_submit(const struct io_u *io_u, bool success)
        default:
                break;
        }
+
 unlock:
-       pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
+       if (!success || q != FIO_Q_QUEUED) {
+               /* BUSY or COMPLETED: unlock the zone */
+               pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
+               io_u->zbd_put_io = NULL;
+       }
+}
+
+/**
+ * zbd_put_io - Unlock an I/O unit target zone lock
+ * @io_u: I/O unit
+ */
+static void zbd_put_io(const struct io_u *io_u)
+{
+       const struct fio_file *f = io_u->file;
+       struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
+       struct fio_zone_info *z;
+       uint32_t zone_idx;
+
+       if (!zbd_info)
+               return;
+
+       zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
+       assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
+       z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
+
+       if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
+               return;
+
+       dprint(FD_ZBD,
+              "%s: terminate I/O (%lld, %llu) for zone %u\n",
+              f->file_name, io_u->offset, io_u->buflen, zone_idx);
+
+       assert(pthread_mutex_unlock(&z->mutex) == 0);
+       zbd_check_swd(f);
 }
 
 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
@@ -1129,7 +1253,23 @@ enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
            io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
                return io_u_accept;
 
-       pthread_mutex_lock(&zb->mutex);
+       zbd_check_swd(f);
+
+       /*
+        * Lock the io_u target zone. The zone will be unlocked if io_u offset
+        * is changed or when io_u completes and zbd_put_io() executed.
+        * To avoid multiple jobs doing asynchronous I/Os from deadlocking each
+        * other waiting for zone locks when building an io_u batch, first
+        * only trylock the zone. If the zone is already locked by another job,
+        * process the currently queued I/Os so that I/O progress is made and
+        * zones unlocked.
+        */
+       if (pthread_mutex_trylock(&zb->mutex) != 0) {
+               if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
+                       io_u_quiesce(td);
+               pthread_mutex_lock(&zb->mutex);
+       }
+
        switch (io_u->ddir) {
        case DDIR_READ:
                if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
@@ -1267,8 +1407,10 @@ enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 accept:
        assert(zb);
        assert(zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE);
-       assert(!io_u->post_submit);
-       io_u->post_submit = zbd_post_submit;
+       assert(!io_u->zbd_queue_io);
+       assert(!io_u->zbd_put_io);
+       io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;
+       io_u->zbd_put_io = zbd_put_io;
        return io_u_accept;
 
 eof: