zbd: bump ZBD_MAX_OPEN_ZONES
[fio.git] / zbd.c
diff --git a/zbd.c b/zbd.c
index 99310c49043b8cf79ca63b51689ecd6817eab99f..36de29fbd2fd6399aa81c8757d240274a805df47 100644 (file)
--- a/zbd.c
+++ b/zbd.c
 #include <errno.h>
 #include <string.h>
 #include <stdlib.h>
-#include <dirent.h>
 #include <fcntl.h>
-#include <sys/ioctl.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <unistd.h>
-#include <linux/blkzoned.h>
+
+#include "os/os.h"
 #include "file.h"
 #include "fio.h"
 #include "lib/pow2.h"
 #include "log.h"
+#include "oslib/asprintf.h"
 #include "smalloc.h"
 #include "verify.h"
 #include "zbd.h"
 
+/**
+ * zbd_get_zoned_model - Get a device zoned model
+ * @td: FIO thread data
+ * @f: FIO file for which to get model information
+ */
+int zbd_get_zoned_model(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                       enum zbd_zoned_model *model)
+{
+       int ret;
+
+       if (td->io_ops && td->io_ops->get_zoned_model)
+               ret = td->io_ops->get_zoned_model(td, f, model);
+       else
+               ret = blkzoned_get_zoned_model(td, f, model);
+       if (ret < 0) {
+               td_verror(td, errno, "get zoned model failed");
+               log_err("%s: get zoned model failed (%d).\n",
+                       f->file_name, errno);
+       }
+
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * zbd_report_zones - Get zone information
+ * @td: FIO thread data.
+ * @f: FIO file for which to get zone information
+ * @offset: offset from which to report zones
+ * @zones: Array of struct zbd_zone
+ * @nr_zones: Size of @zones array
+ *
+ * Get zone information into @zones starting from the zone at offset @offset
+ * for the device specified by @f.
+ *
+ * Returns the number of zones reported upon success and a negative error code
+ * upon failure. If the zone report is empty, always assume an error (device
+ * problem) and return -EIO.
+ */
+int zbd_report_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                    uint64_t offset, struct zbd_zone *zones,
+                    unsigned int nr_zones)
+{
+       int ret;
+
+       if (td->io_ops && td->io_ops->report_zones)
+               ret = td->io_ops->report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
+       else
+               ret = blkzoned_report_zones(td, f, offset, zones, nr_zones);
+       if (ret < 0) {
+               td_verror(td, errno, "report zones failed");
+               log_err("%s: report zones from sector %llu failed (%d).\n",
+                       f->file_name, (unsigned long long)offset >> 9, errno);
+       } else if (ret == 0) {
+               td_verror(td, errno, "Empty zone report");
+               log_err("%s: report zones from sector %llu is empty.\n",
+                       f->file_name, (unsigned long long)offset >> 9);
+               ret = -EIO;
+       }
+
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * zbd_reset_wp - reset the write pointer of a range of zones
+ * @td: FIO thread data.
+ * @f: FIO file for which to reset zones
+ * @offset: Starting offset of the first zone to reset
+ * @length: Length of the range of zones to reset
+ *
+ * Reset the write pointer of all zones in the range @offset...@offset+@length.
+ * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
+ */
+int zbd_reset_wp(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                uint64_t offset, uint64_t length)
+{
+       int ret;
+
+       if (td->io_ops && td->io_ops->reset_wp)
+               ret = td->io_ops->reset_wp(td, f, offset, length);
+       else
+               ret = blkzoned_reset_wp(td, f, offset, length);
+       if (ret < 0) {
+               td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
+               log_err("%s: resetting wp for %llu sectors at sector %llu failed (%d).\n",
+                       f->file_name, (unsigned long long)length >> 9,
+                       (unsigned long long)offset >> 9, errno);
+       }
+
+       return ret;
+}
+
 /**
  * zbd_zone_idx - convert an offset into a zone number
  * @f: file pointer.
@@ -39,6 +130,15 @@ static uint32_t zbd_zone_idx(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
        return min(zone_idx, f->zbd_info->nr_zones);
 }
 
+/**
+ * zbd_zone_swr - Test whether a zone requires sequential writes
+ * @z: zone info pointer.
+ */
+static inline bool zbd_zone_swr(struct fio_zone_info *z)
+{
+       return z->type == ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
+}
+
 /**
  * zbd_zone_full - verify whether a minimum number of bytes remain in a zone
  * @f: file pointer.
@@ -52,10 +152,28 @@ static bool zbd_zone_full(const struct fio_file *f, struct fio_zone_info *z,
 {
        assert((required & 511) == 0);
 
-       return z->type == BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ &&
+       return zbd_zone_swr(z) &&
                z->wp + required > z->start + f->zbd_info->zone_size;
 }
 
+static void zone_lock(struct thread_data *td, struct fio_zone_info *z)
+{
+       /*
+        * 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(&z->mutex) != 0) {
+               if (!td_ioengine_flagged(td, FIO_SYNCIO))
+                       io_u_quiesce(td);
+               pthread_mutex_lock(&z->mutex);
+       }
+}
+
 static bool is_valid_offset(const struct fio_file *f, uint64_t offset)
 {
        return (uint64_t)(offset - f->file_offset) < f->io_size;
@@ -73,7 +191,7 @@ static bool zbd_using_direct_io(void)
                        continue;
                for_each_file(td, f, j) {
                        if (f->zbd_info &&
-                           f->zbd_info->model == ZBD_DM_HOST_MANAGED)
+                           f->zbd_info->model == ZBD_HOST_MANAGED)
                                return false;
                }
        }
@@ -92,8 +210,7 @@ static bool zbd_is_seq_job(struct fio_file *f)
        zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
        zone_idx_e = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size - 1);
        for (zone_idx = zone_idx_b; zone_idx <= zone_idx_e; zone_idx++)
-               if (f->zbd_info->zone_info[zone_idx].type ==
-                   BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
+               if (zbd_zone_swr(&f->zbd_info->zone_info[zone_idx]))
                        return true;
 
        return false;
@@ -145,7 +262,8 @@ static bool zbd_verify_sizes(void)
 
                        zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset);
                        z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
-                       if (f->file_offset != z->start) {
+                       if ((f->file_offset != z->start) &&
+                           (td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ)) {
                                new_offset = (z+1)->start;
                                if (new_offset >= f->file_offset + f->io_size) {
                                        log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
@@ -161,7 +279,8 @@ static bool zbd_verify_sizes(void)
                        zone_idx = zbd_zone_idx(f, f->file_offset + f->io_size);
                        z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
                        new_end = z->start;
-                       if (f->file_offset + f->io_size != new_end) {
+                       if ((td->o.td_ddir != TD_DDIR_READ) &&
+                           (f->file_offset + f->io_size != new_end)) {
                                if (new_end <= f->file_offset) {
                                        log_info("%s: io_size must be at least one zone\n",
                                                 f->file_name);
@@ -204,119 +323,6 @@ static bool zbd_verify_bs(void)
        return true;
 }
 
-/*
- * Read zone information into @buf starting from sector @start_sector.
- * @fd is a file descriptor that refers to a block device and @bufsz is the
- * size of @buf.
- *
- * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
- * If the zone report is empty, always assume an error (device problem) and
- * return -EIO.
- */
-static int read_zone_info(int fd, uint64_t start_sector,
-                         void *buf, unsigned int bufsz)
-{
-       struct blk_zone_report *hdr = buf;
-       int ret;
-
-       if (bufsz < sizeof(*hdr))
-               return -EINVAL;
-
-       memset(hdr, 0, sizeof(*hdr));
-
-       hdr->nr_zones = (bufsz - sizeof(*hdr)) / sizeof(struct blk_zone);
-       hdr->sector = start_sector;
-       ret = ioctl(fd, BLKREPORTZONE, hdr);
-       if (ret)
-               return -errno;
-       if (!hdr->nr_zones)
-               return -EIO;
-       return 0;
-}
-
-/*
- * Read up to 255 characters from the first line of a file. Strip the trailing
- * newline.
- */
-static char *read_file(const char *path)
-{
-       char line[256], *p = line;
-       FILE *f;
-
-       f = fopen(path, "rb");
-       if (!f)
-               return NULL;
-       if (!fgets(line, sizeof(line), f))
-               line[0] = '\0';
-       strsep(&p, "\n");
-       fclose(f);
-
-       return strdup(line);
-}
-
-static enum blk_zoned_model get_zbd_model(const char *file_name)
-{
-       enum blk_zoned_model model = ZBD_DM_NONE;
-       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(&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;
-       dprint(FD_ZBD, "%s: zbd model string: %s\n", file_name, model_str);
-       if (strcmp(model_str, "host-aware") == 0)
-               model = ZBD_DM_HOST_AWARE;
-       else if (strcmp(model_str, "host-managed") == 0)
-               model = ZBD_DM_HOST_MANAGED;
-
-out:
-       free(model_str);
-       free(zoned_attr_path);
-       free(part_str);
-       free(part_attr_path);
-       free(sys_devno_path);
-       return model;
-}
-
 static int ilog2(uint64_t i)
 {
        int log = -1;
@@ -369,8 +375,8 @@ static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
                pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
                p->start = i * zone_size;
                p->wp = p->start + zone_size;
-               p->type = BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ;
-               p->cond = BLK_ZONE_COND_EMPTY;
+               p->type = ZBD_ZONE_TYPE_SWR;
+               p->cond = ZBD_ZONE_COND_EMPTY;
        }
        /* a sentinel */
        p->start = nr_zones * zone_size;
@@ -378,58 +384,48 @@ static int init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
        f->zbd_info = zbd_info;
        f->zbd_info->zone_size = zone_size;
        f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
-               ilog2(zone_size) : -1;
+               ilog2(zone_size) : 0;
        f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
        pthread_mutexattr_destroy(&attr);
        return 0;
 }
 
 /*
- * Parse the BLKREPORTZONE output and store it in f->zbd_info. Must be called
- * only for devices that support this ioctl, namely zoned block devices.
+ * Maximum number of zones to report in one operation.
+ */
+#define ZBD_REPORT_MAX_ZONES   8192U
+
+/*
+ * Parse the device zone report and store it in f->zbd_info. Must be called
+ * only for devices that are zoned, namely those with a model != ZBD_NONE.
  */
 static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
-       const unsigned int bufsz = sizeof(struct blk_zone_report) +
-               4096 * sizeof(struct blk_zone);
-       uint32_t nr_zones;
-       struct blk_zone_report *hdr;
-       const struct blk_zone *z;
+       int nr_zones, nrz;
+       struct zbd_zone *zones, *z;
        struct fio_zone_info *p;
-       uint64_t zone_size, start_sector;
+       uint64_t zone_size, offset;
        struct zoned_block_device_info *zbd_info = NULL;
        pthread_mutexattr_t attr;
-       void *buf;
-       int fd, i, j, ret = 0;
+       int i, j, ret = 0;
 
        pthread_mutexattr_init(&attr);
        pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
        pthread_mutexattr_setpshared(&attr, true);
 
-       buf = malloc(bufsz);
-       if (!buf)
+       zones = calloc(ZBD_REPORT_MAX_ZONES, sizeof(struct zbd_zone));
+       if (!zones)
                goto out;
 
-       fd = open(f->file_name, O_RDONLY | O_LARGEFILE);
-       if (fd < 0) {
-               ret = -errno;
-               goto free;
+       nrz = zbd_report_zones(td, f, 0, zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
+       if (nrz < 0) {
+               ret = nrz;
+               log_info("fio: report zones (offset 0) failed for %s (%d).\n",
+                        f->file_name, -ret);
+               goto out;
        }
 
-       ret = read_zone_info(fd, 0, buf, bufsz);
-       if (ret < 0) {
-               log_info("fio: BLKREPORTZONE(%lu) failed for %s (%d).\n",
-                        0UL, f->file_name, -ret);
-               goto close;
-       }
-       hdr = buf;
-       if (hdr->nr_zones < 1) {
-               log_info("fio: %s has invalid zone information.\n",
-                        f->file_name);
-               goto close;
-       }
-       z = (void *)(hdr + 1);
-       zone_size = z->len << 9;
+       zone_size = zones[0].len;
        nr_zones = (f->real_file_size + zone_size - 1) / zone_size;
 
        if (td->o.zone_size == 0) {
@@ -439,7 +435,7 @@ static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
                        f->file_name, (unsigned long long) td->o.zone_size,
                        (unsigned long long) zone_size);
                ret = -EINVAL;
-               goto close;
+               goto out;
        }
 
        dprint(FD_ZBD, "Device %s has %d zones of size %llu KB\n", f->file_name,
@@ -449,24 +445,24 @@ static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
                           (nr_zones + 1) * sizeof(zbd_info->zone_info[0]));
        ret = -ENOMEM;
        if (!zbd_info)
-               goto close;
+               goto out;
        pthread_mutex_init(&zbd_info->mutex, &attr);
        zbd_info->refcount = 1;
        p = &zbd_info->zone_info[0];
-       for (start_sector = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
-               z = (void *)(hdr + 1);
-               for (i = 0; i < hdr->nr_zones; i++, j++, z++, p++) {
+       for (offset = 0, j = 0; j < nr_zones;) {
+               z = &zones[0];
+               for (i = 0; i < nrz; i++, j++, z++, p++) {
                        pthread_mutex_init(&p->mutex, &attr);
-                       p->start = z->start << 9;
+                       p->start = z->start;
                        switch (z->cond) {
-                       case BLK_ZONE_COND_NOT_WP:
-                       case BLK_ZONE_COND_FULL:
+                       case ZBD_ZONE_COND_NOT_WP:
+                       case ZBD_ZONE_COND_FULL:
                                p->wp = p->start + zone_size;
                                break;
                        default:
                                assert(z->start <= z->wp);
-                               assert(z->wp <= z->start + (zone_size >> 9));
-                               p->wp = z->wp << 9;
+                               assert(z->wp <= z->start + zone_size);
+                               p->wp = z->wp;
                                break;
                        }
                        p->type = z->type;
@@ -475,37 +471,38 @@ static int parse_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
                                log_info("%s: invalid zone data\n",
                                         f->file_name);
                                ret = -EINVAL;
-                               goto close;
+                               goto out;
                        }
                }
                z--;
-               start_sector = z->start + z->len;
+               offset = z->start + z->len;
                if (j >= nr_zones)
                        break;
-               ret = read_zone_info(fd, start_sector, buf, bufsz);
-               if (ret < 0) {
-                       log_info("fio: BLKREPORTZONE(%llu) failed for %s (%d).\n",
-                                (unsigned long long) start_sector, f->file_name, -ret);
-                       goto close;
+               nrz = zbd_report_zones(td, f, offset,
+                                           zones, ZBD_REPORT_MAX_ZONES);
+               if (nrz < 0) {
+                       ret = nrz;
+                       log_info("fio: report zones (offset %llu) failed for %s (%d).\n",
+                                (unsigned long long)offset,
+                                f->file_name, -ret);
+                       goto out;
                }
        }
+
        /* a sentinel */
-       zbd_info->zone_info[nr_zones].start = start_sector << 9;
+       zbd_info->zone_info[nr_zones].start = offset;
 
        f->zbd_info = zbd_info;
        f->zbd_info->zone_size = zone_size;
        f->zbd_info->zone_size_log2 = is_power_of_2(zone_size) ?
-               ilog2(zone_size) : -1;
+               ilog2(zone_size) : 0;
        f->zbd_info->nr_zones = nr_zones;
        zbd_info = NULL;
        ret = 0;
 
-close:
-       sfree(zbd_info);
-       close(fd);
-free:
-       free(buf);
 out:
+       sfree(zbd_info);
+       free(zones);
        pthread_mutexattr_destroy(&attr);
        return ret;
 }
@@ -517,21 +514,31 @@ out:
  */
 static int zbd_create_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
-       enum blk_zoned_model zbd_model;
-       int ret = 0;
+       enum zbd_zoned_model zbd_model;
+       int ret;
 
        assert(td->o.zone_mode == ZONE_MODE_ZBD);
 
-       zbd_model = get_zbd_model(f->file_name);
+       ret = zbd_get_zoned_model(td, f, &zbd_model);
+       if (ret)
+               return ret;
+
        switch (zbd_model) {
-       case ZBD_DM_HOST_AWARE:
-       case ZBD_DM_HOST_MANAGED:
+       case ZBD_IGNORE:
+               return 0;
+       case ZBD_HOST_AWARE:
+       case ZBD_HOST_MANAGED:
                ret = parse_zone_info(td, f);
                break;
-       case ZBD_DM_NONE:
+       case ZBD_NONE:
                ret = init_zone_info(td, f);
                break;
+       default:
+               td_verror(td, EINVAL, "Unsupported zoned model");
+               log_err("Unsupported zoned model\n");
+               return -EINVAL;
        }
+
        if (ret == 0)
                f->zbd_info->model = zbd_model;
        return ret;
@@ -541,8 +548,7 @@ void zbd_free_zone_info(struct fio_file *f)
 {
        uint32_t refcount;
 
-       if (!f->zbd_info)
-               return;
+       assert(f->zbd_info);
 
        pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
        refcount = --f->zbd_info->refcount;
@@ -587,14 +593,12 @@ static int zbd_init_zone_info(struct thread_data *td, struct fio_file *file)
        return ret;
 }
 
-int zbd_init(struct thread_data *td)
+int zbd_setup_files(struct thread_data *td)
 {
        struct fio_file *f;
        int i;
 
        for_each_file(td, f, i) {
-               if (f->filetype != FIO_TYPE_BLOCK)
-                       continue;
                if (zbd_init_zone_info(td, f))
                        return 1;
        }
@@ -622,31 +626,23 @@ int zbd_init(struct thread_data *td)
  *
  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
  */
-static int zbd_reset_range(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
+static int zbd_reset_range(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                           uint64_t offset, uint64_t length)
 {
-       struct blk_zone_range zr = {
-               .sector         = offset >> 9,
-               .nr_sectors     = length >> 9,
-       };
        uint32_t zone_idx_b, zone_idx_e;
        struct fio_zone_info *zb, *ze, *z;
        int ret = 0;
 
-       assert(f->fd != -1);
        assert(is_valid_offset(f, offset + length - 1));
+
        switch (f->zbd_info->model) {
-       case ZBD_DM_HOST_AWARE:
-       case ZBD_DM_HOST_MANAGED:
-               ret = ioctl(f->fd, BLKRESETZONE, &zr);
-               if (ret < 0) {
-                       td_verror(td, errno, "resetting wp failed");
-                       log_err("%s: resetting wp for %llu sectors at sector %llu failed (%d).\n",
-                               f->file_name, zr.nr_sectors, zr.sector, errno);
+       case ZBD_HOST_AWARE:
+       case ZBD_HOST_MANAGED:
+               ret = zbd_reset_wp(td, f, offset, length);
+               if (ret < 0)
                        return ret;
-               }
                break;
-       case ZBD_DM_NONE:
+       default:
                break;
        }
 
@@ -683,7 +679,7 @@ static unsigned int zbd_zone_nr(struct zoned_block_device_info *zbd_info,
  *
  * Returns 0 upon success and a negative error code upon failure.
  */
-static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
+static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                          struct fio_zone_info *z)
 {
        dprint(FD_ZBD, "%s: resetting wp of zone %u.\n", f->file_name,
@@ -692,6 +688,22 @@ static int zbd_reset_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
        return zbd_reset_range(td, f, z->start, (z+1)->start - z->start);
 }
 
+/* The caller must hold f->zbd_info->mutex */
+static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
+                          unsigned int open_zone_idx)
+{
+       uint32_t zone_idx;
+
+       assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
+       zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
+       memmove(f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx,
+               f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx + 1,
+               (ZBD_MAX_OPEN_ZONES - (open_zone_idx + 1)) *
+               sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
+       f->zbd_info->num_open_zones--;
+       f->zbd_info->zone_info[zone_idx].open = 0;
+}
+
 /*
  * Reset a range of zones. Returns 0 upon success and 1 upon failure.
  * @td: fio thread data.
@@ -705,58 +717,44 @@ static int zbd_reset_zones(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                           struct fio_zone_info *const zb,
                           struct fio_zone_info *const ze, bool all_zones)
 {
-       struct fio_zone_info *z, *start_z = ze;
+       struct fio_zone_info *z;
        const uint32_t min_bs = td->o.min_bs[DDIR_WRITE];
        bool reset_wp;
        int res = 0;
 
+       assert(min_bs);
+
        dprint(FD_ZBD, "%s: examining zones %u .. %u\n", f->file_name,
                zbd_zone_nr(f->zbd_info, zb), zbd_zone_nr(f->zbd_info, ze));
-       assert(f->fd != -1);
        for (z = zb; z < ze; z++) {
-               pthread_mutex_lock(&z->mutex);
-               switch (z->type) {
-               case BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ:
-                       reset_wp = all_zones ? z->wp != z->start :
-                                       (td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE) &&
-                                       z->wp % min_bs != 0;
-                       if (start_z == ze && reset_wp) {
-                               start_z = z;
-                       } else if (start_z < ze && !reset_wp) {
-                               dprint(FD_ZBD,
-                                      "%s: resetting zones %u .. %u\n",
-                                      f->file_name,
-                                       zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
-                                       zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
-                               if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
-                                               z->start - start_z->start) < 0)
-                                       res = 1;
-                               start_z = ze;
+               uint32_t nz = z - f->zbd_info->zone_info;
+
+               if (!zbd_zone_swr(z))
+                       continue;
+               zone_lock(td, z);
+               if (all_zones) {
+                       unsigned int i;
+
+                       pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
+                       for (i = 0; i < f->zbd_info->num_open_zones; i++) {
+                               if (f->zbd_info->open_zones[i] == nz)
+                                       zbd_close_zone(td, f, i);
                        }
-                       break;
-               default:
-                       if (start_z == ze)
-                               break;
-                       dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zones %u .. %u\n",
-                              f->file_name, zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
+                       pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
+
+                       reset_wp = z->wp != z->start;
+               } else {
+                       reset_wp = z->wp % min_bs != 0;
+               }
+               if (reset_wp) {
+                       dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zone %u\n",
+                              f->file_name,
                               zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
-                       if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
-                                           z->start - start_z->start) < 0)
+                       if (zbd_reset_zone(td, f, z) < 0)
                                res = 1;
-                       start_z = ze;
-                       break;
                }
-       }
-       if (start_z < ze) {
-               dprint(FD_ZBD, "%s: resetting zones %u .. %u\n", f->file_name,
-                       zbd_zone_nr(f->zbd_info, start_z),
-                       zbd_zone_nr(f->zbd_info, z));
-               if (zbd_reset_range(td, f, start_z->start,
-                                   z->start - start_z->start) < 0)
-                       res = 1;
-       }
-       for (z = zb; z < ze; z++)
                pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
+       }
 
        return res;
 }
@@ -845,6 +843,9 @@ static void zbd_init_swd(struct fio_file *f)
 {
        uint64_t swd;
 
+       if (!enable_check_swd)
+               return;
+
        swd = zbd_process_swd(f, SET_SWD);
        dprint(FD_ZBD, "%s(%s): swd = %" PRIu64 "\n", __func__, f->file_name,
               swd);
@@ -855,7 +856,7 @@ 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)
+       if (!f->zbd_info || !td_write(td))
                return;
 
        zb = &f->zbd_info->zone_info[zbd_zone_idx(f, f->file_offset)];
@@ -868,7 +869,6 @@ void zbd_file_reset(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
         * writing data, which causes data loss.
         */
        zbd_reset_zones(td, f, zb, ze, td->o.verify != VERIFY_NONE &&
-                       (td->o.td_ddir & TD_DDIR_WRITE) &&
                        td->runstate != TD_VERIFYING);
        zbd_reset_write_cnt(td, f);
 }
@@ -904,7 +904,7 @@ static bool zbd_open_zone(struct thread_data *td, const struct io_u *io_u,
        struct fio_zone_info *z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
        bool res = true;
 
-       if (z->cond == BLK_ZONE_COND_OFFLINE)
+       if (z->cond == ZBD_ZONE_COND_OFFLINE)
                return false;
 
        /*
@@ -934,20 +934,11 @@ out:
        return res;
 }
 
-/* The caller must hold f->zbd_info->mutex */
-static void zbd_close_zone(struct thread_data *td, const struct fio_file *f,
-                          unsigned int open_zone_idx)
+/* Anything goes as long as it is not a constant. */
+static uint32_t pick_random_zone_idx(const struct fio_file *f,
+                                    const struct io_u *io_u)
 {
-       uint32_t zone_idx;
-
-       assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
-       zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
-       memmove(f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx,
-               f->zbd_info->open_zones + open_zone_idx + 1,
-               (FIO_MAX_OPEN_ZBD_ZONES - (open_zone_idx + 1)) *
-               sizeof(f->zbd_info->open_zones[0]));
-       f->zbd_info->num_open_zones--;
-       f->zbd_info->zone_info[zone_idx].open = 0;
+       return io_u->offset * f->zbd_info->num_open_zones / f->real_file_size;
 }
 
 /*
@@ -974,9 +965,7 @@ static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
                 * This statement accesses f->zbd_info->open_zones[] on purpose
                 * without locking.
                 */
-               zone_idx = f->zbd_info->open_zones[(io_u->offset -
-                                                   f->file_offset) *
-                               f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size];
+               zone_idx = f->zbd_info->open_zones[pick_random_zone_idx(f, io_u)];
        } else {
                zone_idx = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
        }
@@ -990,9 +979,11 @@ static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
         * has been obtained. Hence the loop.
         */
        for (;;) {
+               uint32_t tmp_idx;
+
                z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 
-               pthread_mutex_lock(&z->mutex);
+               zone_lock(td, z);
                pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
                if (td->o.max_open_zones == 0)
                        goto examine_zone;
@@ -1003,9 +994,37 @@ static struct fio_zone_info *zbd_convert_to_open_zone(struct thread_data *td,
                               __func__, f->file_name);
                        return NULL;
                }
-               open_zone_idx = (io_u->offset - f->file_offset) *
-                       f->zbd_info->num_open_zones / f->io_size;
+
+               /*
+                * List of opened zones is per-device, shared across all threads.
+                * Start with quasi-random candidate zone.
+                * Ignore zones which don't belong to thread's offset/size area.
+                */
+               open_zone_idx = pick_random_zone_idx(f, io_u);
                assert(open_zone_idx < f->zbd_info->num_open_zones);
+               tmp_idx = open_zone_idx;
+               for (i = 0; i < f->zbd_info->num_open_zones; i++) {
+                       uint32_t tmpz;
+
+                       if (tmp_idx >= f->zbd_info->num_open_zones)
+                               tmp_idx = 0;
+                       tmpz = f->zbd_info->open_zones[tmp_idx];
+
+                       if (is_valid_offset(f, f->zbd_info->zone_info[tmpz].start)) {
+                               open_zone_idx = tmp_idx;
+                               goto found_candidate_zone;
+                       }
+
+                       tmp_idx++;
+               }
+
+               dprint(FD_ZBD, "%s(%s): no candidate zone\n",
+                       __func__, f->file_name);
+               pthread_mutex_unlock(&f->zbd_info->mutex);
+               pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
+               return NULL;
+
+found_candidate_zone:
                new_zone_idx = f->zbd_info->open_zones[open_zone_idx];
                if (new_zone_idx == zone_idx)
                        break;
@@ -1040,7 +1059,7 @@ examine_zone:
                        z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
                }
                assert(is_valid_offset(f, z->start));
-               pthread_mutex_lock(&z->mutex);
+               zone_lock(td, z);
                if (z->open)
                        continue;
                if (zbd_open_zone(td, io_u, zone_idx))
@@ -1058,7 +1077,7 @@ examine_zone:
 
                z = &f->zbd_info->zone_info[zone_idx];
 
-               pthread_mutex_lock(&z->mutex);
+               zone_lock(td, z);
                if (z->wp + min_bs <= (z+1)->start)
                        goto out;
                pthread_mutex_lock(&f->zbd_info->mutex);
@@ -1120,8 +1139,8 @@ zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
         * the nearest non-empty zone in case of random I/O.
         */
        for (z1 = zb + 1, z2 = zb - 1; z1 < zl || z2 >= zf; z1++, z2--) {
-               if (z1 < zl && z1->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
-                       pthread_mutex_lock(&z1->mutex);
+               if (z1 < zl && z1->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
+                       zone_lock(td, z1);
                        if (z1->start + min_bs <= z1->wp)
                                return z1;
                        pthread_mutex_unlock(&z1->mutex);
@@ -1129,8 +1148,8 @@ zbd_find_zone(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                        break;
                }
                if (td_random(td) && z2 >= zf &&
-                   z2->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE) {
-                       pthread_mutex_lock(&z2->mutex);
+                   z2->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE) {
+                       zone_lock(td, z2);
                        if (z2->start + min_bs <= z2->wp)
                                return z2;
                        pthread_mutex_unlock(&z2->mutex);
@@ -1165,7 +1184,7 @@ static void zbd_queue_io(struct io_u *io_u, int q, bool success)
        assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
        z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
 
-       if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
+       if (!zbd_zone_swr(z))
                return;
 
        if (!success)
@@ -1214,6 +1233,7 @@ static void zbd_put_io(const struct io_u *io_u)
        struct zoned_block_device_info *zbd_info = f->zbd_info;
        struct fio_zone_info *z;
        uint32_t zone_idx;
+       int ret;
 
        if (!zbd_info)
                return;
@@ -1222,17 +1242,25 @@ static void zbd_put_io(const struct io_u *io_u)
        assert(zone_idx < zbd_info->nr_zones);
        z = &zbd_info->zone_info[zone_idx];
 
-       if (z->type != BLK_ZONE_TYPE_SEQWRITE_REQ)
+       if (!zbd_zone_swr(z))
                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);
+       ret = pthread_mutex_unlock(&z->mutex);
+       assert(ret == 0);
        zbd_check_swd(f);
 }
 
+/*
+ * Windows and MacOS do not define this.
+ */
+#ifndef EREMOTEIO
+#define EREMOTEIO      121     /* POSIX value */
+#endif
+
 bool zbd_unaligned_write(int error_code)
 {
        switch (error_code) {
@@ -1302,6 +1330,34 @@ void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        }
 }
 
+/**
+ * zbd_adjust_ddir - Adjust an I/O direction for zonedmode=zbd.
+ *
+ * @td: FIO thread data.
+ * @io_u: FIO I/O unit.
+ * @ddir: I/O direction before adjustment.
+ *
+ * Return adjusted I/O direction.
+ */
+enum fio_ddir zbd_adjust_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                             enum fio_ddir ddir)
+{
+       /*
+        * In case read direction is chosen for the first random I/O, fio with
+        * zonemode=zbd stops because no data can be read from zoned block
+        * devices with all empty zones. Overwrite the first I/O direction as
+        * write to make sure data to read exists.
+        */
+       if (ddir != DDIR_READ || !td_rw(td))
+               return ddir;
+
+       if (io_u->file->zbd_info->sectors_with_data ||
+           td->o.read_beyond_wp)
+               return DDIR_READ;
+
+       return DDIR_WRITE;
+}
+
 /**
  * zbd_adjust_block - adjust the offset and length as necessary for ZBD drives
  * @td: FIO thread data.
@@ -1313,7 +1369,7 @@ void setup_zbd_zone_mode(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  */
 enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       const struct fio_file *f = io_u->file;
+       struct fio_file *f = io_u->file;
        uint32_t zone_idx_b;
        struct fio_zone_info *zb, *zl, *orig_zb;
        uint32_t orig_len = io_u->buflen;
@@ -1324,6 +1380,7 @@ enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        if (!f->zbd_info)
                return io_u_accept;
 
+       assert(min_bs);
        assert(is_valid_offset(f, io_u->offset));
        assert(io_u->buflen);
        zone_idx_b = zbd_zone_idx(f, io_u->offset);
@@ -1331,38 +1388,26 @@ enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        orig_zb = zb;
 
        /* Accept the I/O offset for conventional zones. */
-       if (zb->type == BLK_ZONE_TYPE_CONVENTIONAL)
+       if (!zbd_zone_swr(zb))
                return io_u_accept;
 
        /*
         * Accept the I/O offset for reads if reading beyond the write pointer
         * is enabled.
         */
-       if (zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE &&
+       if (zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE &&
            io_u->ddir == DDIR_READ && td->o.read_beyond_wp)
                return io_u_accept;
 
        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);
-       }
+       zone_lock(td, zb);
 
        switch (io_u->ddir) {
        case DDIR_READ:
                if (td->runstate == TD_VERIFYING) {
-                       zb = zbd_replay_write_order(td, io_u, zb);
+                       if (td_write(td))
+                               zb = zbd_replay_write_order(td, io_u, zb);
                        goto accept;
                }
                /*
@@ -1370,7 +1415,7 @@ enum io_u_action zbd_adjust_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
                 * I/O of at least min_bs B. If there isn't, find a new zone for
                 * the I/O.
                 */
-               range = zb->cond != BLK_ZONE_COND_OFFLINE ?
+               range = zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE ?
                        zb->wp - zb->start : 0;
                if (range < min_bs ||
                    ((!td_random(td)) && (io_u->offset + min_bs > zb->wp))) {
@@ -1495,7 +1540,7 @@ 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(zb->cond != ZBD_ZONE_COND_OFFLINE);
        assert(!io_u->zbd_queue_io);
        assert(!io_u->zbd_put_io);
        io_u->zbd_queue_io = zbd_queue_io;