graph.c

   1 /*
   2  * gfio - gui front end for fio - the flexible io tester
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 Stephen M. Cameron <stephenmcameron@gmail.com>
   5  *
   6  * The license below covers all files distributed with fio unless otherwise
   7  * noted in the file itself.
   8  *
   9  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  *  it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  11  *  published by the Free Software Foundation.
  12  *
  13  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  *  GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  20  *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  21  *
  22  */
  23 #include <string.h>
  24 #include <malloc.h>
  25 #include <math.h>
  26 #include <assert.h>
  27
  28 #include <cairo.h>
  29 #include <gtk/gtk.h>
  30
  31 #include "tickmarks.h"
  32
  33 struct xyvalue {
  34         double x, y;
  35 };
  36
  37 struct graph_value {
  38         struct graph_value *next;
  39         void *value;
  40 };
  41
  42 struct graph_label {
  43         char *label;
  44         struct graph_value *tail;
  45         struct graph_value *values;
  46         struct graph_label *next;
  47         double r, g, b;
  48         int value_count;
  49         struct graph *parent;
  50 };
  51
  52 struct graph {
  53         char *title;
  54         char *xtitle;
  55         char *ytitle;
  56         int xdim, ydim;
  57         struct graph_label *labels;
  58         struct graph_label *tail;
  59         int per_label_limit;
  60 };
  61
  62 struct graph *graph_new(int xdim, int ydim)
  63 {
  64         struct graph *g;
  65
  66         g = calloc(1, sizeof(*g));
  67         g->xdim = xdim;
  68         g->ydim = ydim;
  69         g->per_label_limit = -1;
  70         return g;
  71 }
  72
  73 static int count_labels(struct graph_label *labels)
  74 {
  75         int count = 0;
  76         struct graph_label *i;
  77
  78         for (i = labels; i; i = i->next)
  79                 count++;
  80         return count;
  81 }
  82
  83 static int count_values(struct graph_value *values)
  84 {
  85         int count = 0;
  86         struct graph_value *i;
  87
  88         for (i = values; i; i = i->next)
  89                 count++;
  90         return count;
  91 }
  92
  93 typedef double (*double_comparator)(double a, double b);
  94
  95 static double mindouble(double a, double b)
  96 {
  97         return a < b ? a : b;
  98 }
  99
 100 static double maxdouble(double a, double b)
 101 {
 102         return a < b ? b : a;
 103 }
 104
 105 static double find_double_values(struct graph_value *values, double_comparator cmp)
 106 {
 107         struct graph_value *i;
 108         int first = 1;
 109         double answer, tmp;
 110
 111         assert(values != NULL);
 112         answer = 0.0; /* shut the compiler up, might need to think harder though. */
 113         for (i = values; i; i = i->next) {
 114                 tmp = *(double *) i->value;
 115                 if (first) {
 116                         answer = tmp;
 117                         first = 0;
 118                 } else {
 119                         answer = cmp(answer, tmp);
 120                 }
 121         }
 122         return answer;
 123 }
 124
 125 static double find_double_data(struct graph_label *labels, double_comparator cmp)
 126 {
 127         struct graph_label *i;
 128         int first = 1;
 129         double answer, tmp;
 130
 131         assert(labels != NULL);
 132         answer = 0.0; /* shut the compiler up, might need to think harder though. */
 133         for (i = labels; i; i = i->next) {
 134                 tmp = find_double_values(i->values, cmp);
 135                 if (first) {
 136                         answer = tmp;
 137                         first = 0;
 138                 } else {
 139                         answer = cmp(tmp, answer);
 140                 }
 141         }
 142         return answer;
 143 }
 144
 145 static double find_min_data(struct graph_label *labels)
 146 {
 147         return find_double_data(labels, mindouble);
 148 }
 149
 150 static double find_max_data(struct graph_label *labels)
 151 {
 152         return find_double_data(labels, maxdouble);
 153 }
 154
 155 static void draw_bars(struct graph *bg, cairo_t *cr, struct graph_label *lb,
 156                         double label_offset, double bar_width,
 157                         double mindata, double maxdata)
 158 {
 159         struct graph_value *i;
 160         double x1, y1, x2, y2;
 161         int bar_num = 0;
 162         double domain, range, v;
 163
 164         domain = (maxdata - mindata);
 165         range = (double) bg->ydim * 0.80; /* FIXME */
 166         cairo_stroke(cr);
 167         for (i = lb->values; i; i = i->next) {
 168
 169                 x1 = label_offset + (double) bar_num * bar_width + (bar_width * 0.05);
 170                 x2 = x1 + bar_width * 0.90;
 171                 y2 = bg->ydim * 0.90;
 172                 v = *(double *) i->value;
 173                 y1 = y2 - (((v - mindata) / domain) * range);
 174                 cairo_move_to(cr, x1, y1);
 175                 cairo_line_to(cr, x1, y2);
 176                 cairo_line_to(cr, x2, y2);
 177                 cairo_line_to(cr, x2, y1);
 178                 cairo_close_path(cr);
 179                 cairo_fill(cr);
 180                 cairo_stroke(cr);
 181                 bar_num++;
 182         }
 183 }
 184
 185 static void draw_centered_text(cairo_t *cr, double x, double y,
 186                 double fontsize, const char *text)
 187 {
 188         cairo_text_extents_t extents;
 189
 190         cairo_select_font_face (cr, "Sans",
 191                 CAIRO_FONT_SLANT_NORMAL,
 192                 CAIRO_FONT_WEIGHT_NORMAL);
 193
 194         cairo_set_font_size(cr, fontsize);
 195         cairo_text_extents(cr, text, &extents);
 196         x = x - (extents.width / 2 + extents.x_bearing);
 197         y = y - (extents.height / 2 + extents.y_bearing);
 198
 199         cairo_move_to(cr, x, y);
 200         cairo_show_text(cr, text);
 201 }
 202
 203 static void draw_vertical_centered_text(cairo_t *cr, double x, double y,
 204                 double fontsize, const char *text)
 205 {
 206         double sx, sy;
 207         cairo_text_extents_t extents;
 208
 209         cairo_select_font_face (cr, "Sans",
 210                 CAIRO_FONT_SLANT_NORMAL,
 211                 CAIRO_FONT_WEIGHT_NORMAL);
 212
 213         cairo_set_font_size(cr, fontsize);
 214         cairo_text_extents(cr, text, &extents);
 215         sx = x;
 216         sy = y;
 217         y = y + (extents.width / 2.0 + extents.x_bearing);
 218         x = x - (extents.height / 2.0 + extents.y_bearing);
 219
 220         cairo_move_to(cr, x, y);
 221         cairo_save(cr);
 222         cairo_translate(cr, -sx, -sy);
 223         cairo_rotate(cr, -90.0 * M_PI / 180.0);
 224         cairo_translate(cr, sx, sy);
 225         cairo_show_text(cr, text);
 226         cairo_restore(cr);
 227 }
 228
 229 static void graph_draw_common(struct graph *g, cairo_t *cr,
 230         double *x1, double *y1, double *x2, double *y2)
 231 {
 232         cairo_set_source_rgb(cr, 0, 0, 0);
 233         cairo_set_line_width (cr, 1.0);
 234
 235         cairo_move_to(cr, 0, 0);
 236         cairo_line_to(cr, 0, g->ydim);
 237         cairo_line_to(cr, g->xdim, g->ydim);
 238         cairo_line_to(cr, g->xdim, 0);
 239         cairo_line_to(cr, 0, 0);
 240
 241         /* for now just set margins at 10% of width.  This is not very good. */
 242         *x1 = g->xdim / 10.0;
 243         *x2 = 9.0 * *x1;
 244         *y1 = g->ydim / 10.0;
 245         *y2 = 9.0 * *y1;
 246
 247         cairo_move_to(cr, *x1, *y1);
 248         cairo_line_to(cr, *x1, *y2);
 249         cairo_line_to(cr, *x2, *y2);
 250         cairo_line_to(cr, *x2, *y1);
 251         cairo_line_to(cr, *x1, *y1);
 252         cairo_stroke(cr);
 253
 254         draw_centered_text(cr, g->xdim / 2, g->ydim / 20, 20.0, g->title);
 255         draw_centered_text(cr, g->xdim / 2, g->ydim * 0.97, 14.0, g->xtitle);
 256         draw_vertical_centered_text(cr, g->xdim * 0.02, g->ydim / 2, 14.0, g->ytitle);
 257         cairo_stroke(cr);
 258 }
 259
 260 static void graph_draw_x_ticks(struct graph *g, cairo_t *cr,
 261         double x1, double y1, double x2, double y2,
 262         double minx, double maxx, int nticks)
 263 {
 264         struct tickmark *tm;
 265         double tx;
 266         int i;
 267         static double dash[] = { 1.0, 2.0 };
 268
 269         nticks = calc_tickmarks(minx, maxx, nticks, &tm);
 270
 271         for (i = 0; i < nticks; i++) {
 272                 tx = (((tm[i].value) - minx) / (maxx - minx)) * (x2 - x1) + x1;
 273                 if (tx < x1 || tx > x2)
 274                         continue;
 275
 276                 /* Draw tick mark */
 277                 cairo_set_line_width(cr, 1.0);
 278                 cairo_move_to(cr, tx, y2);
 279                 cairo_line_to(cr, tx, y2 + (y2 - y1) * 0.03);
 280                 cairo_stroke(cr);
 281
 282                 /* draw grid lines */
 283                 cairo_save(cr);
 284                 cairo_set_dash(cr, dash, 2, 2.0);
 285                 cairo_set_line_width(cr, 0.5);
 286                 cairo_move_to(cr, tx, y1);
 287                 cairo_line_to(cr, tx, y2);
 288                 cairo_stroke(cr);
 289                 cairo_restore(cr);
 290
 291                 /* draw tickmark label */
 292                 draw_centered_text(cr, tx, y2 * 1.04, 12.0, tm[i].string);
 293                 cairo_stroke(cr);
 294
 295         }
 296 }
 297
 298 static void graph_draw_y_ticks(struct graph *g, cairo_t *cr,
 299         double x1, double y1, double x2, double y2,
 300         double miny, double maxy, int nticks)
 301 {
 302         struct tickmark *tm;
 303         double ty;
 304         int i;
 305         static double dash[] = { 2.0, 2.0 };
 306
 307         nticks = calc_tickmarks(miny, maxy, nticks, &tm);
 308
 309         for (i = 0; i < nticks; i++) {
 310                 ty = y2 - (((tm[i].value) - miny) / (maxy - miny)) * (y2 - y1);
 311                 if (ty < y1 || ty > y2)
 312                         continue;
 313                 /* draw tick mark */
 314                 cairo_move_to(cr, x1, ty);
 315                 cairo_line_to(cr, x1 - (x2 - x1) * 0.02, ty);
 316                 cairo_stroke(cr);
 317
 318                 /* draw grid lines */
 319                 cairo_save(cr);
 320                 cairo_set_dash(cr, dash, 2, 2.0);
 321                 cairo_set_line_width(cr, 0.5);
 322                 cairo_move_to(cr, x1, ty);
 323                 cairo_line_to(cr, x2, ty);
 324                 cairo_stroke(cr);
 325                 cairo_restore(cr);
 326
 327                 /* draw tickmark label */
 328                 draw_centered_text(cr, x1 - (x2 - x1) * 0.04, ty, 12.0, tm[i].string);
 329                 cairo_stroke(cr);
 330         }
 331 }
 332
 333 void bar_graph_draw(struct graph *bg, cairo_t *cr)
 334 {
 335         double x1, y1, x2, y2;
 336         double space_per_label, bar_width;
 337         double label_offset, mindata, maxdata;
 338         int i, nlabels;
 339         struct graph_label *lb;
 340
 341         cairo_save(cr);
 342         graph_draw_common(bg, cr, &x1, &y1, &x2, &y2);
 343
 344         nlabels = count_labels(bg->labels);
 345         space_per_label = (x2 - x1) / (double) nlabels;
 346
 347         mindata = find_min_data(bg->labels);
 348         maxdata = find_max_data(bg->labels);
 349
 350         if (fabs(maxdata - mindata) < 1e-20) {
 351                 draw_centered_text(cr,
 352                         x1 + (x2 - x1) / 2.0,
 353                         y1 + (y2 - y1) / 2.0, 20.0, "No good data");
 354                 return;
 355         }
 356
 357         graph_draw_y_ticks(bg, cr, x1, y1, x2, y2, mindata, maxdata, 10);
 358
 359         i = 0;
 360         for (lb = bg->labels; lb; lb = lb->next) {
 361                 int nvalues;
 362                 nvalues = count_values(lb->values);
 363                 bar_width = (space_per_label - space_per_label * 0.2) / (double) nvalues;
 364                 label_offset = bg->xdim * 0.1 + space_per_label * (double) i + space_per_label * 0.1;
 365                 draw_bars(bg, cr, lb, label_offset, bar_width, mindata, maxdata);
 366                 // draw_centered_text(cr, label_offset + (bar_width / 2.0 + bar_width * 0.1), bg->ydim * 0.93,
 367                 draw_centered_text(cr, x1 + space_per_label * (i + 0.5), bg->ydim * 0.93,
 368                         12.0, lb->label);
 369                 i++;
 370         }
 371         cairo_stroke(cr);
 372         cairo_restore(cr);
 373 }
 374
 375 typedef double (*xy_value_extractor)(struct graph_value *v);
 376
 377 static double getx(struct graph_value *v)
 378 {
 379         struct xyvalue *xy = v->value;
 380         return xy->x;
 381 }
 382
 383 static double gety(struct graph_value *v)
 384 {
 385         struct xyvalue *xy = v->value;
 386         return xy->y;
 387 }
 388
 389 static double find_xy_value(struct graph *g, xy_value_extractor getvalue, double_comparator cmp)
 390 {
 391         double tmp, answer = 0.0;
 392         struct graph_label *i;
 393         struct graph_value *j;
 394
 395         for (i = g->labels; i; i = i->next)
 396                 for (j = i->values; j; j = j->next) {
 397                         tmp = getvalue(j);
 398                         answer = cmp(tmp, answer);
 399                 }
 400         return answer;
 401 }
 402
 403 void line_graph_draw(struct graph *g, cairo_t *cr)
 404 {
 405         double x1, y1, x2, y2;
 406         double minx, miny, maxx, maxy;
 407         double tx, ty;
 408         struct graph_label *i;
 409         struct graph_value *j;
 410         int first = 1;
 411
 412         cairo_save(cr);
 413         graph_draw_common(g, cr, &x1, &y1, &x2, &y2);
 414
 415         minx = find_xy_value(g, getx, mindouble);
 416         maxx = find_xy_value(g, getx, maxdouble);
 417         miny = find_xy_value(g, gety, mindouble);
 418         maxy = find_xy_value(g, gety, maxdouble);
 419
 420         if (fabs(maxx - minx) < 1e-20 || fabs(maxy - miny) < 1e-20) {
 421                 draw_centered_text(cr,
 422                         x1 + (x2 - x1) / 2.0,
 423                         y1 + (y2 - y1) / 2.0, 20.0, "No good Data");
 424                 return;
 425         }
 426
 427         graph_draw_x_ticks(g, cr, x1, y1, x2, y2, minx, maxx, 10);
 428         graph_draw_y_ticks(g, cr, x1, y1, x2, y2, miny, maxy, 10);
 429
 430         cairo_set_line_width(cr, 2.5);
 431         for (i = g->labels; i; i = i->next) {
 432                 first = 1;
 433                 cairo_set_source_rgb(cr, i->r, i->g, i->b);
 434                 for (j = i->values; j; j = j->next) {
 435                         tx = ((getx(j) - minx) / (maxx - minx)) * (x2 - x1) + x1;
 436                         ty = y2 - ((gety(j) - miny) / (maxy - miny)) * (y2 - y1);
 437                         if (first) {
 438                                 cairo_move_to(cr, tx, ty);
 439                                 first = 0;
 440                         } else {
 441                                 cairo_line_to(cr, tx, ty);
 442                         }
 443                 }
 444                 cairo_stroke(cr);
 445         }
 446         cairo_restore(cr);
 447 }
 448
 449 static void gfree(void *f)
 450 {
 451         if (f)
 452                 free(f);
 453 }
 454
 455 static void setstring(char **str, const char *value)
 456 {
 457         gfree(*str);
 458         *str = strdup(value);
 459 }
 460
 461 void graph_title(struct graph *bg, const char *title)
 462 {
 463         setstring(&bg->title, title);
 464 }
 465
 466 void graph_x_title(struct graph *bg, const char *title)
 467 {
 468         setstring(&bg->xtitle, title);
 469 }
 470
 471 void graph_y_title(struct graph *bg, const char *title)
 472 {
 473         setstring(&bg->ytitle, title);
 474 }
 475
 476 static struct graph_label *graph_find_label(struct graph *bg,
 477                                 const char *label)
 478 {
 479         struct graph_label *i;
 480
 481         for (i = bg->labels; i; i = i->next)
 482                 if (strcmp(label, i->label) == 0)
 483                         return i;
 484         return NULL;
 485 }
 486
 487 void graph_add_label(struct graph *bg, const char *label)
 488 {
 489         struct graph_label *i;
 490
 491         i = graph_find_label(bg, label);
 492         if (i)
 493                 return; /* already present. */
 494         i = calloc(1, sizeof(*i));
 495         i->parent = bg;
 496         setstring(&i->label, label);
 497         i->next = NULL;
 498         if (!bg->tail)
 499                 bg->labels = i;
 500         else
 501                 bg->tail->next = i;
 502         bg->tail = i;
 503 }
 504
 505 static void graph_label_add_value(struct graph_label *i, void *value)
 506 {
 507         struct graph_value *x;
 508
 509         x = malloc(sizeof(*x));
 510         x->value = value;
 511         x->next = NULL;
 512         if (!i->tail) {
 513                 i->values = x;
 514         } else {
 515                 i->tail->next = x;
 516         }
 517         i->tail = x;
 518         i->value_count++;
 519
 520         if (i->parent->per_label_limit != -1 &&
 521                 i->value_count > i->parent->per_label_limit) {
 522                 x = i->values;
 523                 i->values = i->values->next;
 524                 free(x->value);
 525                 free(x);
 526                 i->value_count--;
 527         }
 528 }
 529
 530 int graph_add_data(struct graph *bg, const char *label, const double value)
 531 {
 532         struct graph_label *i;
 533         double *d;
 534
 535         d = malloc(sizeof(*d));
 536         *d = value;
 537
 538         i = graph_find_label(bg, label);
 539         if (!i)
 540                 return -1;
 541         graph_label_add_value(i, d);
 542         return 0;
 543 }
 544
 545 int graph_add_xy_data(struct graph *bg, const char *label,
 546                 const double x, const double y)
 547 {
 548         struct graph_label *i;
 549         struct xyvalue *xy;
 550
 551         xy = malloc(sizeof(*xy));
 552         xy->x = x;
 553         xy->y = y;
 554
 555         i = graph_find_label(bg, label);
 556         if (!i)
 557                 return -1;
 558         graph_label_add_value(i, xy);
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 static void graph_free_values(struct graph_value *values)
 563 {
 564         struct graph_value *i, *next;
 565
 566         for (i = values; i; i = next) {
 567                 next = i->next;
 568                 gfree(i->value);
 569                 gfree(i);
 570         }
 571 }
 572
 573 static void graph_free_labels(struct graph_label *labels)
 574 {
 575         struct graph_label *i, *next;
 576
 577         for (i = labels; i; i = next) {
 578                 next = i->next;
 579                 graph_free_values(i->values);
 580                 gfree(i);
 581         }
 582 }
 583
 584 void graph_set_color(struct graph *gr, const char *label,
 585         double red, double green, double blue)
 586 {
 587         struct graph_label *i;
 588         double r, g, b;
 589
 590         r = fabs(red);
 591         g = fabs(green);
 592         b = fabs(blue);
 593
 594         if (r > 1.0)
 595                 r = 1.0;
 596         if (g > 1.0)
 597                 g = 1.0;
 598         if (b > 1.0)
 599                 b =1.0;
 600
 601         for (i = gr->labels; i; i = i->next)
 602                 if (strcmp(i->label, label) == 0) {
 603                         i->r = r;
 604                         i->g = g;
 605                         i->b = b;
 606                         break;
 607                 }
 608 }
 609
 610 void graph_free(struct graph *bg)
 611 {
 612         gfree(bg->title);
 613         gfree(bg->xtitle);
 614         gfree(bg->ytitle);
 615         graph_free_labels(bg->labels);
 616 }
 617
 618 /* For each line in the line graph, up to per_label_limit segments may
 619  * be added.  After that, adding more data to the end of the line
 620  * causes data to drop off of the front of the line.
 621  */
 622 void line_graph_set_data_count_limit(struct graph *g, int per_label_limit)
 623 {
 624         g->per_label_limit = per_label_limit;
 625 }
 626