raise exception if test start time can't be estimated
[fio.git] / tools / hist / fio-histo-log-pctiles.py
1 #!/usr/bin/env python
2
3 # module to parse fio histogram log files, not using pandas
4 # runs in python v2 or v3
5 # to get help with the CLI: $ python fio-histo-log-pctiles.py -h
6 # this can be run standalone as a script but is callable
7 # assumes all threads run for same time duration
8 # assumes all threads are doing the same thing for the entire run
9
10 # percentiles:
11 #  0 - min latency
12 #  50 - median
13 #  100 - max latency
14
15 # TO-DO: 
16 #   separate read and write stats for randrw mixed workload
17 #   report average latency if needed
18 #   prove that it works (partially done with unit tests)
19
20 # to run unit tests, set UNITTEST environment variable to anything
21 # if you do this, don't pass normal CLI parameters to it
22 # otherwise it runs the CLI
23
24 import sys, os, math, copy, time
25 from copy import deepcopy
26 import argparse
27 import unittest2
28
29 msec_per_sec = 1000
30 nsec_per_usec = 1000
31 direction_read = 0
32 direction_write = 1
33
34 class FioHistoLogExc(Exception):
35     pass
36
37 # if there is an error, print message, and exit with error status
38
39 def myabort(msg):
40     print('ERROR: ' + msg)
41     sys.exit(1)
42
43 # convert histogram log file into a list of
44 # (time_ms, direction, bsz, buckets) tuples where
45 # - time_ms is the time in msec at which the log record was written
46 # - direction is 0 (read) or 1 (write)
47 # - bsz is block size (not used)
48 # - buckets is a CSV list of counters that make up the histogram
49 # caller decides if the expected number of counters are present
50
51
52 def exception_suffix( record_num, pathname ):
53     return 'in histogram record %d file %s' % (record_num+1, pathname)
54
55 # log file parser raises FioHistoLogExc exceptions
56 # it returns histogram buckets in whatever unit fio uses
57 # inputs:
58 #  logfn: pathname to histogram log file
59 #  buckets_per_interval - how many histogram buckets to expect
60 #  log_hist_msec - if not None, expected time interval between histogram records
61
62 def parse_hist_file(logfn, buckets_per_interval, log_hist_msec):
63     previous_ts_ms_read = -1
64     previous_ts_ms_write = -1
65  
66     with open(logfn, 'r') as f:
67         records = [ l.strip() for l in f.readlines() ]
68     intervals = []
69     for k, r in enumerate(records):
70         if r == '':
71             continue
72         tokens = r.split(',')
73         try:
74             int_tokens = [ int(t) for t in tokens ]
75         except ValueError as e:
76             raise FioHistoLogExc('non-integer value %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
77
78         neg_ints = list(filter( lambda tk : tk < 0, int_tokens ))
79         if len(neg_ints) > 0:
80             raise FioHistoLogExc('negative integer value %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
81
82         if len(int_tokens) < 3:
83             raise FioHistoLogExc('too few numbers %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
84
85         direction = int_tokens[1]
86         if direction != direction_read and direction != direction_write:
87             raise FioHistoLogExc('invalid I/O direction %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
88
89         time_ms = int_tokens[0]
90         if direction == direction_read:
91             if time_ms < previous_ts_ms_read:
92                 raise FioHistoLogExc('read timestamp in column 1 decreased %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
93             previous_ts_ms_read = time_ms
94         elif direction == direction_write:
95             if time_ms < previous_ts_ms_write:
96                 raise FioHistoLogExc('write timestamp in column 1 decreased %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
97             previous_ts_ms_write = time_ms
98
99         bsz = int_tokens[2]
100         if bsz > (1 << 24):
101             raise FioHistoLogExc('block size too large %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
102
103         buckets = int_tokens[3:]
104         if len(buckets) != buckets_per_interval:
105             raise FioHistoLogExc('%d buckets per interval but %d expected in %s' % 
106                     (len(buckets), buckets_per_interval, exception_suffix(k+1, logfn)))
107         intervals.append((time_ms, direction, bsz, buckets))
108     if len(intervals) == 0:
109         raise FioHistoLogExc('no records in %s' % logfn)
110     (first_timestamp, _, _, _) = intervals[0]
111     if first_timestamp < 1000000:
112         start_time = 0    # assume log_unix_epoch = 0
113     elif log_hist_msec != None:
114         start_time = first_timestamp - log_hist_msec
115     elif len(intervals) > 1:
116         (second_timestamp, _, _, _) = intervals[1]
117         start_time = first_timestamp - (second_timestamp - first_timestamp)
118     else:
119         raise FioHistoLogExc('no way to estimate test start time')
120     (end_timestamp, _, _, _) = intervals[-1]
121
122     return (intervals, start_time, end_timestamp)
123
124
125 # compute time range for each bucket index in histogram record
126 # see comments in https://github.com/axboe/fio/blob/master/stat.h
127 # for description of bucket groups and buckets
128 # fio v3 bucket ranges are in nanosec (since response times are measured in nanosec)
129 # but we convert fio v3 nanosecs to floating-point microseconds
130
131 def time_ranges(groups, counters_per_group, fio_version=3):
132     bucket_width = 1
133     bucket_base = 0
134     bucket_intervals = []
135     for g in range(0, groups):
136         for b in range(0, counters_per_group):
137             rmin = float(bucket_base)
138             rmax = rmin + bucket_width
139             if fio_version == 3:
140                 rmin /= nsec_per_usec
141                 rmax /= nsec_per_usec
142             bucket_intervals.append( [rmin, rmax] )
143             bucket_base += bucket_width
144         if g != 0:
145             bucket_width *= 2
146     return bucket_intervals
147
148
149 # compute number of time quantum intervals in the test
150
151 def get_time_intervals(time_quantum, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms):
152     # round down to nearest second
153     max_timestamp = max_timestamp_ms // msec_per_sec
154     min_timestamp = min_timestamp_ms // msec_per_sec
155     # round up to nearest whole multiple of time_quantum
156     time_interval_count = ((max_timestamp - min_timestamp) + time_quantum) // time_quantum
157     end_time = min_timestamp + (time_interval_count * time_quantum)
158     return (end_time, time_interval_count)
159
160 # align raw histogram log data to time quantum so 
161 # we can then combine histograms from different threads with addition
162 # for randrw workload we count both reads and writes in same output bucket
163 # but we separate reads and writes for purposes of calculating
164 # end time for histogram record.
165 # this requires us to weight a raw histogram bucket by the 
166 # fraction of time quantum that the bucket overlaps the current
167 # time quantum interval
168 # for example, if we have a bucket with 515 samples for time interval
169 # [ 1010, 2014 ] msec since start of test, and time quantum is 1 sec, then
170 # for time quantum interval [ 1000, 2000 ] msec, the overlap is
171 # (2000 - 1010) / (2000 - 1000) = 0.99
172 # so the contribution of this bucket to this time quantum is
173 # 515 x 0.99 = 509.85
174
175 def align_histo_log(raw_histogram_log, time_quantum, bucket_count, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms):
176
177     # slice up test time int intervals of time_quantum seconds
178
179     (end_time, time_interval_count) = get_time_intervals(time_quantum, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
180     time_qtm_ms = time_quantum * msec_per_sec
181     end_time_ms = end_time * msec_per_sec
182     aligned_intervals = []
183     for j in range(0, time_interval_count):
184         aligned_intervals.append((
185             min_timestamp_ms + (j * time_qtm_ms),
186             [ 0.0 for j in range(0, bucket_count) ] ))
187
188     log_record_count = len(raw_histogram_log)
189     for k, record in enumerate(raw_histogram_log):
190
191         # find next record with same direction to get end-time
192         # have to avoid going past end of array
193         # for fio randrw workload, 
194         # we have read and write records on same time interval
195         # sometimes read and write records are in opposite order
196         # assertion checks that next read/write record 
197         # can be separated by at most 2 other records
198
199         (time_msec, direction, sz, interval_buckets) = record
200         if k+1 < log_record_count:
201             (time_msec_end, direction2, _, _) = raw_histogram_log[k+1]
202             if direction2 != direction:
203                 if k+2 < log_record_count:
204                     (time_msec_end, direction2, _, _) = raw_histogram_log[k+2]
205                     if direction2 != direction:
206                         if k+3 < log_record_count:
207                             (time_msec_end, direction2, _, _) = raw_histogram_log[k+3]
208                             assert direction2 == direction
209                         else:
210                             time_msec_end = end_time_ms
211                 else:
212                     time_msec_end = end_time_ms
213         else:
214             time_msec_end = end_time_ms
215
216         # calculate first quantum that overlaps this histogram record 
217
218         offset_from_min_ts = time_msec - min_timestamp_ms
219         qtm_start_ms = min_timestamp_ms + (offset_from_min_ts // time_qtm_ms) * time_qtm_ms
220         qtm_end_ms = min_timestamp_ms + ((offset_from_min_ts + time_qtm_ms) // time_qtm_ms) * time_qtm_ms
221         qtm_index = offset_from_min_ts // time_qtm_ms
222
223         # for each quantum that overlaps this histogram record's time interval
224
225         while qtm_start_ms < time_msec_end:  # while quantum overlaps record
226
227             # some histogram logs may be longer than others
228
229             if len(aligned_intervals) <= qtm_index:
230                 break
231
232             # calculate fraction of time that this quantum 
233             # overlaps histogram record's time interval
234             
235             overlap_start = max(qtm_start_ms, time_msec)
236             overlap_end = min(qtm_end_ms, time_msec_end)
237             weight = float(overlap_end - overlap_start)
238             weight /= (time_msec_end - time_msec)
239             (_,aligned_histogram) = aligned_intervals[qtm_index]
240             for bx, b in enumerate(interval_buckets):
241                 weighted_bucket = weight * b
242                 aligned_histogram[bx] += weighted_bucket
243
244             # advance to the next time quantum
245
246             qtm_start_ms += time_qtm_ms
247             qtm_end_ms += time_qtm_ms
248             qtm_index += 1
249
250     return aligned_intervals
251
252 # add histogram in "source" to histogram in "target"
253 # it is assumed that the 2 histograms are precisely time-aligned
254
255 def add_to_histo_from( target, source ):
256     for b in range(0, len(source)):
257         target[b] += source[b]
258
259 # compute percentiles
260 # inputs:
261 #   buckets: histogram bucket array 
262 #   wanted: list of floating-pt percentiles to calculate
263 #   time_ranges: [tmin,tmax) time interval for each bucket
264 # returns None if no I/O reported.
265 # otherwise we would be dividing by zero
266 # think of buckets as probability distribution function
267 # and this loop is integrating to get cumulative distribution function
268
269 def get_pctiles(buckets, wanted, time_ranges):
270
271     # get total of IO requests done
272     total_ios = 0
273     for io_count in buckets:
274         total_ios += io_count
275
276     # don't return percentiles if no I/O was done during interval
277     if total_ios == 0.0:
278         return None
279
280     pctile_count = len(wanted)
281
282     # results returned as dictionary keyed by percentile
283     pctile_result = {}
284
285     # index of next percentile in list
286     pctile_index = 0
287
288     # next percentile
289     next_pctile = wanted[pctile_index]
290
291     # no one is interested in percentiles bigger than this but not 100.0
292     # this prevents floating-point error from preventing loop exit
293     almost_100 = 99.9999
294
295     # pct is the percentile corresponding to 
296     # all I/O requests up through bucket b
297     pct = 0.0
298     total_so_far = 0
299     for b, io_count in enumerate(buckets):
300         if io_count == 0:
301             continue
302         total_so_far += io_count
303         # last_pct_lt is the percentile corresponding to 
304         # all I/O requests up to, but not including, bucket b
305         last_pct = pct
306         pct = 100.0 * float(total_so_far) / total_ios
307         # a single bucket could satisfy multiple pctiles
308         # so this must be a while loop
309         # for 100-percentile (max latency) case, no bucket exceeds it 
310         # so we must stop there.
311         while ((next_pctile == 100.0 and pct >= almost_100) or
312                (next_pctile < 100.0  and pct > next_pctile)):
313             # interpolate between min and max time for bucket time interval
314             # we keep the time_ranges access inside this loop, 
315             # even though it could be above the loop,
316             # because in many cases we will not be even entering 
317             # the loop so we optimize out these accesses
318             range_max_time = time_ranges[b][1]
319             range_min_time = time_ranges[b][0]
320             offset_frac = (next_pctile - last_pct)/(pct - last_pct)
321             interpolation = range_min_time + (offset_frac*(range_max_time - range_min_time))
322             pctile_result[next_pctile] = interpolation
323             pctile_index += 1
324             if pctile_index == pctile_count:
325                 break
326             next_pctile = wanted[pctile_index]
327         if pctile_index == pctile_count:
328             break
329     assert pctile_index == pctile_count
330     return pctile_result
331
332
333 # this is really the main program
334
335 def compute_percentiles_from_logs():
336     parser = argparse.ArgumentParser()
337     parser.add_argument("--fio-version", dest="fio_version", 
338         default="3", choices=[2,3], type=int, 
339         help="fio version (default=3)")
340     parser.add_argument("--bucket-groups", dest="bucket_groups", default="29", type=int, 
341         help="fio histogram bucket groups (default=29)")
342     parser.add_argument("--bucket-bits", dest="bucket_bits", 
343         default="6", type=int, 
344         help="fio histogram buckets-per-group bits (default=6 means 64 buckets/group)")
345     parser.add_argument("--percentiles", dest="pctiles_wanted", 
346         default=[ 0., 50., 95., 99., 100.], type=float, nargs='+',
347         help="fio histogram buckets-per-group bits (default=6 means 64 buckets/group)")
348     parser.add_argument("--time-quantum", dest="time_quantum", 
349         default="1", type=int,
350         help="time quantum in seconds (default=1)")
351     parser.add_argument("--log-hist-msec", dest="log_hist_msec", 
352         type=int, default=None,
353         help="log_hist_msec value in fio job file")
354     parser.add_argument("--output-unit", dest="output_unit", 
355         default="usec", type=str,
356         help="Latency percentile output unit: msec|usec|nsec (default usec)")
357     parser.add_argument("file_list", nargs='+', 
358         help='list of files, preceded by " -- " if necessary')
359     args = parser.parse_args()
360
361     # default changes based on fio version
362     if args.fio_version == 2:
363         args.bucket_groups = 19
364
365     # print parameters
366
367     print('fio version = %d' % args.fio_version)
368     print('bucket groups = %d' % args.bucket_groups)
369     print('bucket bits = %d' % args.bucket_bits)
370     print('time quantum = %d sec' % args.time_quantum)
371     print('percentiles = %s' % ','.join([ str(p) for p in args.pctiles_wanted ]))
372     buckets_per_group = 1 << args.bucket_bits
373     print('buckets per group = %d' % buckets_per_group)
374     buckets_per_interval = buckets_per_group * args.bucket_groups
375     print('buckets per interval = %d ' % buckets_per_interval)
376     bucket_index_range = range(0, buckets_per_interval)
377     if args.log_hist_msec != None:
378         print('log_hist_msec = %d' % args.log_hist_msec)
379     if args.time_quantum == 0:
380         print('ERROR: time-quantum must be a positive number of seconds')
381     print('output unit = ' + args.output_unit)
382     if args.output_unit == 'msec':
383         time_divisor = float(msec_per_sec)
384     elif args.output_unit == 'usec':
385         time_divisor = 1.0
386
387     # construct template for each histogram bucket array with buckets all zeroes
388     # we just copy this for each new histogram
389
390     zeroed_buckets = [ 0.0 for r in bucket_index_range ]
391
392     # calculate response time interval associated with each histogram bucket
393
394     bucket_times = time_ranges(args.bucket_groups, buckets_per_group, fio_version=args.fio_version)
395
396     # parse the histogram logs
397     # assumption: each bucket has a monotonically increasing time
398     # assumption: time ranges do not overlap for a single thread's records
399     # (exception: if randrw workload, then there is a read and a write 
400     # record for the same time interval)
401
402     test_start_time = 0
403     test_end_time = 1.0e18
404     hist_files = {}
405     for fn in args.file_list:
406         try:
407             (hist_files[fn], log_start_time, log_end_time)  = parse_hist_file(fn, buckets_per_interval, args.log_hist_msec)
408         except FioHistoLogExc as e:
409             myabort(str(e))
410         # we consider the test started when all threads have started logging
411         test_start_time = max(test_start_time, log_start_time)
412         # we consider the test over when one of the logs has ended
413         test_end_time = min(test_end_time, log_end_time)
414
415     if test_start_time >= test_end_time:
416         raise FioHistoLogExc('no time interval when all threads logs overlapped')
417     if test_start_time > 0:
418         print('all threads running as of unix epoch time %d = %s' % (
419                test_start_time/float(msec_per_sec), 
420                time.ctime(test_start_time/1000.0)))
421
422     (end_time, time_interval_count) = get_time_intervals(args.time_quantum, test_start_time, test_end_time)
423     all_threads_histograms = [ ((j*args.time_quantum*msec_per_sec), deepcopy(zeroed_buckets))
424                                for j in range(0, time_interval_count) ]
425
426     for logfn in hist_files.keys():
427         aligned_per_thread = align_histo_log(hist_files[logfn], 
428                                              args.time_quantum, 
429                                              buckets_per_interval, 
430                                              test_start_time,
431                                              test_end_time)
432         for t in range(0, time_interval_count):
433             (_, all_threads_histo_t) = all_threads_histograms[t]
434             (_, log_histo_t) = aligned_per_thread[t]
435             add_to_histo_from( all_threads_histo_t, log_histo_t )
436
437     # calculate percentiles across aggregate histogram for all threads
438     # print CSV header just like fiologparser_hist does
439
440     header = 'msec-since-start, '
441     for p in args.pctiles_wanted:
442         header += '%3.1f, ' % p
443     print('time (millisec), percentiles in increasing order with values in ' + args.output_unit)
444     print(header)
445
446     for (t_msec, all_threads_histo_t) in all_threads_histograms:
447         record = '%8d, ' % t_msec
448         pct = get_pctiles(all_threads_histo_t, args.pctiles_wanted, bucket_times)
449         if not pct:
450             for w in args.pctiles_wanted:
451                 record += ', '
452         else:
453             pct_keys = [ k for k in pct.keys() ]
454             pct_values = [ str(pct[wanted]/time_divisor) for wanted in sorted(pct_keys) ]
455             record += ', '.join(pct_values)
456         print(record)
457
458
459
460 #end of MAIN PROGRAM
461
462
463
464 ##### below are unit tests ##############
465
466 import tempfile, shutil
467 from os.path import join
468 should_not_get_here = False
469
470 class Test(unittest2.TestCase):
471     tempdir = None
472
473     # a little less typing please
474     def A(self, boolean_val):
475         self.assertTrue(boolean_val)
476
477     # initialize unit test environment
478
479     @classmethod
480     def setUpClass(cls):
481         d = tempfile.mkdtemp()
482         Test.tempdir = d
483
484     # remove anything left by unit test environment
485     # unless user sets UNITTEST_LEAVE_FILES environment variable
486
487     @classmethod
488     def tearDownClass(cls):
489         if not os.getenv("UNITTEST_LEAVE_FILES"):
490             shutil.rmtree(cls.tempdir)
491
492     def setUp(self):
493         self.fn = join(Test.tempdir, self.id())
494
495     def test_a_add_histos(self):
496         a = [ 1.0, 2.0 ]
497         b = [ 1.5, 2.5 ]
498         add_to_histo_from( a, b )
499         self.A(a == [2.5, 4.5])
500         self.A(b == [1.5, 2.5])
501
502     def test_b1_parse_log(self):
503         with open(self.fn, 'w') as f:
504             f.write('1234, 0, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
505             f.write('5678,1,16384,5,6,7,8 \n')
506         (raw_histo_log, min_timestamp, max_timestamp) = parse_hist_file(self.fn, 4, None) # 4 buckets per interval
507         # if not log_unix_epoch=1, then min_timestamp will always be set to zero
508         self.A(len(raw_histo_log) == 2 and min_timestamp == 0 and max_timestamp == 5678)
509         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[0]
510         self.A(time_ms == 1234 and direction == 0 and bsz == 4096 and histo == [ 1, 2, 3, 4 ])
511         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[1]
512         self.A(time_ms == 5678 and direction == 1 and bsz == 16384 and histo == [ 5, 6, 7, 8 ])
513
514     def test_b2_parse_empty_log(self):
515         with open(self.fn, 'w') as f:
516             pass
517         try:
518             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
519             self.A(should_not_get_here)
520         except FioHistoLogExc as e:
521             self.A(str(e).startswith('no records'))
522
523     def test_b3_parse_empty_records(self):
524         with open(self.fn, 'w') as f:
525             f.write('\n')
526             f.write('1234, 0, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
527             f.write('5678,1,16384,5,6,7,8 \n')
528             f.write('\n')
529         (raw_histo_log, _, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
530         self.A(len(raw_histo_log) == 2 and max_timestamp_ms == 5678)
531         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[0]
532         self.A(time_ms == 1234 and direction == 0 and bsz == 4096 and histo == [ 1, 2, 3, 4 ])
533         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[1]
534         self.A(time_ms == 5678 and direction == 1 and bsz == 16384 and histo == [ 5, 6, 7, 8 ])
535
536     def test_b4_parse_non_int(self):
537         with open(self.fn, 'w') as f:
538             f.write('12, 0, 4096, 1a, 2, 3, 4\n')
539         try:
540             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
541             self.A(False)
542         except FioHistoLogExc as e:
543             self.A(str(e).startswith('non-integer'))
544
545     def test_b5_parse_neg_int(self):
546         with open(self.fn, 'w') as f:
547             f.write('-12, 0, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
548         try:
549             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
550             self.A(False)
551         except FioHistoLogExc as e:
552             self.A(str(e).startswith('negative integer'))
553
554     def test_b6_parse_too_few_int(self):
555         with open(self.fn, 'w') as f:
556             f.write('0, 0\n')
557         try:
558             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
559             self.A(False)
560         except FioHistoLogExc as e:
561             self.A(str(e).startswith('too few numbers'))
562
563     def test_b7_parse_invalid_direction(self):
564         with open(self.fn, 'w') as f:
565             f.write('100, 2, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
566         try:
567             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
568             self.A(False)
569         except FioHistoLogExc as e:
570             self.A(str(e).startswith('invalid I/O direction'))
571
572     def test_b8_parse_bsz_too_big(self):
573         with open(self.fn+'_good', 'w') as f:
574             f.write('100, 1, %d, 1, 2, 3, 4\n' % (1<<24))
575         (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn+'_good', 4, None)
576         with open(self.fn+'_bad', 'w') as f:
577             f.write('100, 1, 20000000, 1, 2, 3, 4\n')
578         try:
579             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn+'_bad', 4, None)
580             self.A(False)
581         except FioHistoLogExc as e:
582             self.A(str(e).startswith('block size too large'))
583
584     def test_b9_parse_wrong_bucket_count(self):
585         with open(self.fn, 'w') as f:
586             f.write('100, 1, %d, 1, 2, 3, 4, 5\n' % (1<<24))
587         try:
588             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
589             self.A(False)
590         except FioHistoLogExc as e:
591             self.A(str(e).__contains__('buckets per interval'))
592
593     def test_c1_time_ranges(self):
594         ranges = time_ranges(3, 2)  # fio_version defaults to 3
595         expected_ranges = [ # fio_version 3 is in nanoseconds
596                 [0.000, 0.001], [0.001, 0.002],   # first group
597                 [0.002, 0.003], [0.003, 0.004],   # second group same width
598                 [0.004, 0.006], [0.006, 0.008]]   # subsequent groups double width
599         self.A(ranges == expected_ranges)
600         ranges = time_ranges(3, 2, fio_version=3)
601         self.A(ranges == expected_ranges)
602         ranges = time_ranges(3, 2, fio_version=2)
603         expected_ranges_v2 = [ [ 1000.0 * min_or_max for min_or_max in time_range ] 
604                                for time_range in expected_ranges ]
605         self.A(ranges == expected_ranges_v2)
606         # see fio V3 stat.h for why 29 groups and 2^6 buckets/group
607         normal_ranges_v3 = time_ranges(29, 64)
608         # for v3, bucket time intervals are measured in nanoseconds
609         self.A(len(normal_ranges_v3) == 29 * 64 and normal_ranges_v3[-1][1] == 64*(1<<(29-1))/1000.0)
610         normal_ranges_v2 = time_ranges(19, 64, fio_version=2)
611         # for v2, bucket time intervals are measured in microseconds so we have fewer buckets
612         self.A(len(normal_ranges_v2) == 19 * 64 and normal_ranges_v2[-1][1] == 64*(1<<(19-1)))
613
614     def test_d1_align_histo_log_1_quantum(self):
615         with open(self.fn, 'w') as f:
616             f.write('100, 1, 4096, 1, 2, 3, 4')
617         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
618         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 100)
619         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
620         self.A(len(aligned_log) == 1)
621         (time_ms0, h) = aligned_log[0]
622         self.A(time_ms0 == 0 and h == [1., 2., 3., 4.])
623
624     # handle case with log_unix_epoch=1 timestamps, 1-second time quantum
625     # here both records will be separated into 2 aligned intervals
626
627     def test_d1a_align_2rec_histo_log_epoch_1_quantum_1sec(self):
628         with open(self.fn, 'w') as f:
629             f.write('1536504002123, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
630             f.write('1536504003123, 1, 4096, 4, 3, 2, 1\n')
631         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
632         self.A(min_timestamp_ms == 1536504001123 and max_timestamp_ms == 1536504003123)
633         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 1, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
634         self.A(len(aligned_log) == 3)
635         (time_ms0, h) = aligned_log[0]
636         self.A(time_ms0 == 1536504001123 and h == [0., 0., 0., 0.])
637         (time_ms1, h) = aligned_log[1]
638         self.A(time_ms1 == 1536504002123 and h == [1., 2., 3., 4.])
639         (time_ms2, h) = aligned_log[2]
640         self.A(time_ms2 == 1536504003123 and h == [4., 3., 2., 1.])
641
642     # handle case with log_unix_epoch=1 timestamps, 5-second time quantum
643     # here both records will be merged into a single aligned time interval
644
645     def test_d1b_align_2rec_histo_log_epoch_1_quantum_5sec(self):
646         with open(self.fn, 'w') as f:
647             f.write('1536504002123, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
648             f.write('1536504003123, 1, 4096, 4, 3, 2, 1\n')
649         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
650         self.A(min_timestamp_ms == 1536504001123 and max_timestamp_ms == 1536504003123)
651         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
652         self.A(len(aligned_log) == 1)
653         (time_ms0, h) = aligned_log[0]
654         self.A(time_ms0 == 1536504001123 and h == [5., 5., 5., 5.])
655
656     # we need this to compare 2 lists of floating point numbers for equality
657     # because of floating-point imprecision
658
659     def compare_2_floats(self, x, y):
660         if x == 0.0 or y == 0.0:
661             return (x+y) < 0.0000001
662         else:
663             return (math.fabs(x-y)/x) < 0.00001
664                 
665     def is_close(self, buckets, buckets_expected):
666         if len(buckets) != len(buckets_expected):
667             return False
668         compare_buckets = lambda k: self.compare_2_floats(buckets[k], buckets_expected[k])
669         indices_close = list(filter(compare_buckets, range(0, len(buckets))))
670         return len(indices_close) == len(buckets)
671
672     def test_d2_align_histo_log_2_quantum(self):
673         with open(self.fn, 'w') as f:
674             f.write('2000, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
675             f.write('7000, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
676         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
677         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 7000)
678         (_, _, _, raw_buckets1) = raw_histo_log[0]
679         (_, _, _, raw_buckets2) = raw_histo_log[1]
680         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
681         self.A(len(aligned_log) == 2)
682         (time_ms1, h1) = aligned_log[0]
683         (time_ms2, h2) = aligned_log[1]
684         # because first record is from time interval [2000, 7000]
685         # we weight it according
686         expect1 = [float(b) * 0.6 for b in raw_buckets1]
687         expect2 = [float(b) * 0.4 for b in raw_buckets1]
688         for e in range(0, len(expect2)):
689             expect2[e] += raw_buckets2[e]
690         self.A(time_ms1 == 0    and self.is_close(h1, expect1))
691         self.A(time_ms2 == 5000 and self.is_close(h2, expect2))
692
693     # what to expect if histogram buckets are all equal
694     def test_e1_get_pctiles_flat_histo(self):
695         with open(self.fn, 'w') as f:
696             buckets = [ 100 for j in range(0, 128) ]
697             f.write('9000, 1, 4096, %s\n' % ', '.join([str(b) for b in buckets]))
698         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 128, None)
699         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 9000)
700         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 128, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
701         time_intervals = time_ranges(4, 32)
702         # since buckets are all equal, then median is halfway through time_intervals
703         # and max latency interval is at end of time_intervals
704         self.A(time_intervals[64][1] == 0.066 and time_intervals[127][1] == 0.256)
705         pctiles_wanted = [ 0, 50, 100 ]
706         pct_vs_time = []
707         for (time_ms, histo) in aligned_log:
708             pct_vs_time.append(get_pctiles(histo, pctiles_wanted, time_intervals))
709         self.A(pct_vs_time[0] == None)  # no I/O in this time interval
710         expected_pctiles = { 0:0.000, 50:0.064, 100:0.256 }
711         self.A(pct_vs_time[1] == expected_pctiles)
712
713     # what to expect if just the highest histogram bucket is used
714     def test_e2_get_pctiles_highest_pct(self):
715         fio_v3_bucket_count = 29 * 64
716         with open(self.fn, 'w') as f:
717             # make a empty fio v3 histogram
718             buckets = [ 0 for j in range(0, fio_v3_bucket_count) ]
719             # add one I/O request to last bucket
720             buckets[-1] = 1
721             f.write('9000, 1, 4096, %s\n' % ', '.join([str(b) for b in buckets]))
722         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, fio_v3_bucket_count, None)
723         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 9000)
724         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, fio_v3_bucket_count, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
725         (time_ms, histo) = aligned_log[1]
726         time_intervals = time_ranges(29, 64)
727         expected_pctiles = { 100.0:(64*(1<<28))/1000.0 }
728         pct = get_pctiles( histo, [ 100.0 ], time_intervals )
729         self.A(pct == expected_pctiles)
730
731 # we are using this module as a standalone program
732
733 if __name__ == '__main__':
734     if os.getenv('UNITTEST'):
735         sys.exit(unittest2.main())
736     else:
737         compute_percentiles_from_logs()
738