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         unsigned int xdim, ydim;
  57         struct graph_label *labels;
  58         struct graph_label *tail;
  59         int per_label_limit;
  60         const char *font;
  61 };
  62
  63 struct graph *graph_new(unsigned int xdim, unsigned int ydim, const char *font)
  64 {
  65         struct graph *g;
  66
  67         g = calloc(1, sizeof(*g));
  68         g->xdim = xdim;
  69         g->ydim = ydim;
  70         g->per_label_limit = -1;
  71         g->font = font;
  72         if (!g->font)
  73                 g->font = "Sans";
  74         return g;
  75 }
  76
  77 static int count_labels(struct graph_label *labels)
  78 {
  79         int count = 0;
  80         struct graph_label *i;
  81
  82         for (i = labels; i; i = i->next)
  83                 count++;
  84         return count;
  85 }
  86
  87 static int count_values(struct graph_value *values)
  88 {
  89         int count = 0;
  90         struct graph_value *i;
  91
  92         for (i = values; i; i = i->next)
  93                 count++;
  94         return count;
  95 }
  96
  97 typedef double (*double_comparator)(double a, double b);
  98
  99 static double mindouble(double a, double b)
 100 {
 101         return a < b ? a : b;
 102 }
 103
 104 static double maxdouble(double a, double b)
 105 {
 106         return a < b ? b : a;
 107 }
 108
 109 static double find_double_values(struct graph_value *values, double_comparator cmp)
 110 {
 111         struct graph_value *i;
 112         int first = 1;
 113         double answer, tmp;
 114
 115         assert(values != NULL);
 116         answer = 0.0; /* shut the compiler up, might need to think harder though. */
 117         for (i = values; i; i = i->next) {
 118                 tmp = *(double *) i->value;
 119                 if (first) {
 120                         answer = tmp;
 121                         first = 0;
 122                 } else {
 123                         answer = cmp(answer, tmp);
 124                 }
 125         }
 126         return answer;
 127 }
 128
 129 static double find_double_data(struct graph_label *labels, double_comparator cmp)
 130 {
 131         struct graph_label *i;
 132         int first = 1;
 133         double answer, tmp;
 134
 135         assert(labels != NULL);
 136         answer = 0.0; /* shut the compiler up, might need to think harder though. */
 137         for (i = labels; i; i = i->next) {
 138                 tmp = find_double_values(i->values, cmp);
 139                 if (first) {
 140                         answer = tmp;
 141                         first = 0;
 142                 } else {
 143                         answer = cmp(tmp, answer);
 144                 }
 145         }
 146         return answer;
 147 }
 148
 149 static double find_min_data(struct graph_label *labels)
 150 {
 151         return find_double_data(labels, mindouble);
 152 }
 153
 154 static double find_max_data(struct graph_label *labels)
 155 {
 156         return find_double_data(labels, maxdouble);
 157 }
 158
 159 static void draw_bars(struct graph *bg, cairo_t *cr, struct graph_label *lb,
 160                         double label_offset, double bar_width,
 161                         double mindata, double maxdata)
 162 {
 163         struct graph_value *i;
 164         double x1, y1, x2, y2;
 165         int bar_num = 0;
 166         double domain, range, v;
 167
 168         domain = (maxdata - mindata);
 169         range = (double) bg->ydim * 0.80; /* FIXME */
 170         cairo_stroke(cr);
 171         for (i = lb->values; i; i = i->next) {
 172
 173                 x1 = label_offset + (double) bar_num * bar_width + (bar_width * 0.05);
 174                 x2 = x1 + bar_width * 0.90;
 175                 y2 = bg->ydim * 0.90;
 176                 v = *(double *) i->value;
 177                 y1 = y2 - (((v - mindata) / domain) * range);
 178                 cairo_move_to(cr, x1, y1);
 179                 cairo_line_to(cr, x1, y2);
 180                 cairo_line_to(cr, x2, y2);
 181                 cairo_line_to(cr, x2, y1);
 182                 cairo_close_path(cr);
 183                 cairo_fill(cr);
 184                 cairo_stroke(cr);
 185                 bar_num++;
 186         }
 187 }
 188
 189 static void draw_centered_text(struct graph *g, cairo_t *cr, double x, double y,
 190                                double fontsize, const char *text)
 191 {
 192         cairo_text_extents_t extents;
 193
 194         cairo_select_font_face (cr, g->font, CAIRO_FONT_SLANT_NORMAL, CAIRO_FONT_WEIGHT_NORMAL);
 195
 196         cairo_set_font_size(cr, fontsize);
 197         cairo_text_extents(cr, text, &extents);
 198         x = x - (extents.width / 2 + extents.x_bearing);
 199         y = y - (extents.height / 2 + extents.y_bearing);
 200
 201         cairo_move_to(cr, x, y);
 202         cairo_show_text(cr, text);
 203 }
 204
 205 static void draw_vertical_centered_text(struct graph *g, cairo_t *cr, double x,
 206                                         double y, double fontsize,
 207                                         const char *text)
 208 {
 209         double sx, sy;
 210         cairo_text_extents_t extents;
 211
 212         cairo_select_font_face(cr, g->font, CAIRO_FONT_SLANT_NORMAL, CAIRO_FONT_WEIGHT_NORMAL);
 213
 214         cairo_set_font_size(cr, fontsize);
 215         cairo_text_extents(cr, text, &extents);
 216         sx = x;
 217         sy = y;
 218         y = y + (extents.width / 2.0 + extents.x_bearing);
 219         x = x - (extents.height / 2.0 + extents.y_bearing);
 220
 221         cairo_move_to(cr, x, y);
 222         cairo_save(cr);
 223         cairo_translate(cr, -sx, -sy);
 224         cairo_rotate(cr, -90.0 * M_PI / 180.0);
 225         cairo_translate(cr, sx, sy);
 226         cairo_show_text(cr, text);
 227         cairo_restore(cr);
 228 }
 229
 230 static void graph_draw_common(struct graph *g, cairo_t *cr,
 231         double *x1, double *y1, double *x2, double *y2)
 232 {
 233         cairo_set_source_rgb(cr, 0, 0, 0);
 234         cairo_set_line_width (cr, 0.8);
 235
 236         cairo_move_to(cr, 0, 0);
 237         cairo_line_to(cr, 0, g->ydim);
 238         cairo_line_to(cr, g->xdim, g->ydim);
 239         cairo_line_to(cr, g->xdim, 0);
 240         cairo_line_to(cr, 0, 0);
 241
 242         /* for now just set margins at 10% of width.  This is not very good. */
 243         *x1 = g->xdim / 10.0;
 244         *x2 = 9.0 * *x1;
 245         *y1 = g->ydim / 10.0;
 246         *y2 = 9.0 * *y1;
 247
 248         cairo_move_to(cr, *x1, *y1);
 249         cairo_line_to(cr, *x1, *y2);
 250         cairo_line_to(cr, *x2, *y2);
 251         cairo_line_to(cr, *x2, *y1);
 252         cairo_line_to(cr, *x1, *y1);
 253         cairo_stroke(cr);
 254
 255         draw_centered_text(g, cr, g->xdim / 2, g->ydim / 20, 20.0, g->title);
 256         draw_centered_text(g, cr, g->xdim / 2, g->ydim * 0.97, 14.0, g->xtitle);
 257         draw_vertical_centered_text(g, cr, g->xdim * 0.02, g->ydim / 2, 14.0, g->ytitle);
 258         cairo_stroke(cr);
 259 }
 260
 261 static void graph_draw_x_ticks(struct graph *g, cairo_t *cr,
 262         double x1, double y1, double x2, double y2,
 263         double minx, double maxx, int nticks)
 264 {
 265         struct tickmark *tm;
 266         double tx;
 267         int i;
 268         static double dash[] = { 1.0, 2.0 };
 269
 270         nticks = calc_tickmarks(minx, maxx, nticks, &tm);
 271
 272         for (i = 0; i < nticks; i++) {
 273                 tx = (((tm[i].value) - minx) / (maxx - minx)) * (x2 - x1) + x1;
 274                 if (tx < x1 || tx > x2)
 275                         continue;
 276
 277                 /* Draw tick mark */
 278                 cairo_set_line_width(cr, 0.8);
 279                 cairo_move_to(cr, tx, y2);
 280                 cairo_line_to(cr, tx, y2 + (y2 - y1) * 0.03);
 281                 cairo_stroke(cr);
 282
 283                 /* draw grid lines */
 284                 cairo_save(cr);
 285                 cairo_set_dash(cr, dash, 2, 2.0);
 286                 cairo_set_line_width(cr, 0.5);
 287                 cairo_move_to(cr, tx, y1);
 288                 cairo_line_to(cr, tx, y2);
 289                 cairo_stroke(cr);
 290                 cairo_restore(cr);
 291
 292                 /* draw tickmark label */
 293                 draw_centered_text(g, cr, tx, y2 * 1.04, 12.0, tm[i].string);
 294                 cairo_stroke(cr);
 295
 296         }
 297 }
 298
 299 static void graph_draw_y_ticks(struct graph *g, cairo_t *cr,
 300         double x1, double y1, double x2, double y2,
 301         double miny, double maxy, int nticks)
 302 {
 303         struct tickmark *tm;
 304         double ty;
 305         int i;
 306         static double dash[] = { 2.0, 2.0 };
 307
 308         nticks = calc_tickmarks(miny, maxy, nticks, &tm);
 309
 310         for (i = 0; i < nticks; i++) {
 311                 ty = y2 - (((tm[i].value) - miny) / (maxy - miny)) * (y2 - y1);
 312                 if (ty < y1 || ty > y2)
 313                         continue;
 314                 /* draw tick mark */
 315                 cairo_move_to(cr, x1, ty);
 316                 cairo_line_to(cr, x1 - (x2 - x1) * 0.02, ty);
 317                 cairo_stroke(cr);
 318
 319                 /* draw grid lines */
 320                 cairo_save(cr);
 321                 cairo_set_dash(cr, dash, 2, 2.0);
 322                 cairo_set_line_width(cr, 0.5);
 323                 cairo_move_to(cr, x1, ty);
 324                 cairo_line_to(cr, x2, ty);
 325                 cairo_stroke(cr);
 326                 cairo_restore(cr);
 327
 328                 /* draw tickmark label */
 329                 draw_centered_text(g, cr, x1 - (x2 - x1) * 0.04, ty, 12.0, tm[i].string);
 330                 cairo_stroke(cr);
 331         }
 332 }
 333
 334 void bar_graph_draw(struct graph *bg, cairo_t *cr)
 335 {
 336         double x1, y1, x2, y2;
 337         double space_per_label, bar_width;
 338         double label_offset, mindata, maxdata;
 339         int i, nlabels;
 340         struct graph_label *lb;
 341
 342         cairo_save(cr);
 343         graph_draw_common(bg, cr, &x1, &y1, &x2, &y2);
 344
 345         nlabels = count_labels(bg->labels);
 346         space_per_label = (x2 - x1) / (double) nlabels;
 347
 348         mindata = find_min_data(bg->labels);
 349         maxdata = find_max_data(bg->labels);
 350
 351         if (fabs(maxdata - mindata) < 1e-20) {
 352                 draw_centered_text(bg, cr,
 353                         x1 + (x2 - x1) / 2.0,
 354                         y1 + (y2 - y1) / 2.0, 20.0, "No good data");
 355                 return;
 356         }
 357
 358         graph_draw_y_ticks(bg, cr, x1, y1, x2, y2, mindata, maxdata, 10);
 359
 360         i = 0;
 361         for (lb = bg->labels; lb; lb = lb->next) {
 362                 int nvalues;
 363                 nvalues = count_values(lb->values);
 364                 bar_width = (space_per_label - space_per_label * 0.2) / (double) nvalues;
 365                 label_offset = bg->xdim * 0.1 + space_per_label * (double) i + space_per_label * 0.1;
 366                 draw_bars(bg, cr, lb, label_offset, bar_width, mindata, maxdata);
 367                 // draw_centered_text(cr, label_offset + (bar_width / 2.0 + bar_width * 0.1), bg->ydim * 0.93,
 368                 draw_centered_text(bg, cr, x1 + space_per_label * (i + 0.5), bg->ydim * 0.93,
 369                         12.0, lb->label);
 370                 i++;
 371         }
 372         cairo_stroke(cr);
 373         cairo_restore(cr);
 374 }
 375
 376 typedef double (*xy_value_extractor)(struct graph_value *v);
 377
 378 static double getx(struct graph_value *v)
 379 {
 380         struct xyvalue *xy = v->value;
 381         return xy->x;
 382 }
 383
 384 static double gety(struct graph_value *v)
 385 {
 386         struct xyvalue *xy = v->value;
 387         return xy->y;
 388 }
 389
 390 static double find_xy_value(struct graph *g, xy_value_extractor getvalue, double_comparator cmp)
 391 {
 392         double tmp, answer = 0.0;
 393         struct graph_label *i;
 394         struct graph_value *j;
 395
 396         for (i = g->labels; i; i = i->next)
 397                 for (j = i->values; j; j = j->next) {
 398                         tmp = getvalue(j);
 399                         answer = cmp(tmp, answer);
 400                 }
 401         return answer;
 402 }
 403
 404 void line_graph_draw(struct graph *g, cairo_t *cr)
 405 {
 406         double x1, y1, x2, y2;
 407         double minx, miny, maxx, maxy;
 408         double tx, ty;
 409         struct graph_label *i;
 410         struct graph_value *j;
 411         int first = 1;
 412
 413         cairo_save(cr);
 414         graph_draw_common(g, cr, &x1, &y1, &x2, &y2);
 415
 416         minx = find_xy_value(g, getx, mindouble);
 417         maxx = find_xy_value(g, getx, maxdouble);
 418         miny = find_xy_value(g, gety, mindouble);
 419         maxy = find_xy_value(g, gety, maxdouble);
 420
 421         if (fabs(maxx - minx) < 1e-20 || fabs(maxy - miny) < 1e-20) {
 422                 draw_centered_text(g, cr,
 423                         x1 + (x2 - x1) / 2.0,
 424                         y1 + (y2 - y1) / 2.0, 20.0, "No good Data");
 425                 return;
 426         }
 427
 428         graph_draw_x_ticks(g, cr, x1, y1, x2, y2, minx, maxx, 10);
 429         graph_draw_y_ticks(g, cr, x1, y1, x2, y2, miny, maxy, 10);
 430
 431         cairo_set_line_width(cr, 1.5);
 432         for (i = g->labels; i; i = i->next) {
 433                 first = 1;
 434                 cairo_set_source_rgb(cr, i->r, i->g, i->b);
 435                 for (j = i->values; j; j = j->next) {
 436                         tx = ((getx(j) - minx) / (maxx - minx)) * (x2 - x1) + x1;
 437                         ty = y2 - ((gety(j) - miny) / (maxy - miny)) * (y2 - y1);
 438                         if (first) {
 439                                 cairo_move_to(cr, tx, ty);
 440                                 first = 0;
 441                         } else {
 442                                 cairo_line_to(cr, tx, ty);
 443                         }
 444                 }
 445                 cairo_stroke(cr);
 446         }
 447         cairo_restore(cr);
 448 }
 449
 450 static void gfree(void *f)
 451 {
 452         if (f)
 453                 free(f);
 454 }
 455
 456 static void setstring(char **str, const char *value)
 457 {
 458         gfree(*str);
 459         *str = strdup(value);
 460 }
 461
 462 void graph_title(struct graph *bg, const char *title)
 463 {
 464         setstring(&bg->title, title);
 465 }
 466
 467 void graph_x_title(struct graph *bg, const char *title)
 468 {
 469         setstring(&bg->xtitle, title);
 470 }
 471
 472 void graph_y_title(struct graph *bg, const char *title)
 473 {
 474         setstring(&bg->ytitle, title);
 475 }
 476
 477 static struct graph_label *graph_find_label(struct graph *bg,
 478                                 const char *label)
 479 {
 480         struct graph_label *i;
 481
 482         for (i = bg->labels; i; i = i->next)
 483                 if (strcmp(label, i->label) == 0)
 484                         return i;
 485         return NULL;
 486 }
 487
 488 void graph_add_label(struct graph *bg, const char *label)
 489 {
 490         struct graph_label *i;
 491
 492         i = graph_find_label(bg, label);
 493         if (i)
 494                 return; /* already present. */
 495         i = calloc(1, sizeof(*i));
 496         i->parent = bg;
 497         setstring(&i->label, label);
 498         i->next = NULL;
 499         if (!bg->tail)
 500                 bg->labels = i;
 501         else
 502                 bg->tail->next = i;
 503         bg->tail = i;
 504 }
 505
 506 static void graph_label_add_value(struct graph_label *i, void *value)
 507 {
 508         struct graph_value *x;
 509
 510         x = malloc(sizeof(*x));
 511         x->value = value;
 512         x->next = NULL;
 513         if (!i->tail) {
 514                 i->values = x;
 515         } else {
 516                 i->tail->next = x;
 517         }
 518         i->tail = x;
 519         i->value_count++;
 520
 521         if (i->parent->per_label_limit != -1 &&
 522                 i->value_count > i->parent->per_label_limit) {
 523                 x = i->values;
 524                 i->values = i->values->next;
 525                 free(x->value);
 526                 free(x);
 527                 i->value_count--;
 528         }
 529 }
 530
 531 int graph_add_data(struct graph *bg, const char *label, const double value)
 532 {
 533         struct graph_label *i;
 534         double *d;
 535
 536         d = malloc(sizeof(*d));
 537         *d = value;
 538
 539         i = graph_find_label(bg, label);
 540         if (!i)
 541                 return -1;
 542         graph_label_add_value(i, d);
 543         return 0;
 544 }
 545
 546 int graph_add_xy_data(struct graph *bg, const char *label,
 547                 const double x, const double y)
 548 {
 549         struct graph_label *i;
 550         struct xyvalue *xy;
 551
 552         xy = malloc(sizeof(*xy));
 553         xy->x = x;
 554         xy->y = y;
 555
 556         i = graph_find_label(bg, label);
 557         if (!i)
 558                 return -1;
 559         graph_label_add_value(i, xy);
 560         return 0;
 561 }
 562
 563 static void graph_free_values(struct graph_value *values)
 564 {
 565         struct graph_value *i, *next;
 566
 567         for (i = values; i; i = next) {
 568                 next = i->next;
 569                 gfree(i->value);
 570                 gfree(i);
 571         }
 572 }
 573
 574 static void graph_free_labels(struct graph_label *labels)
 575 {
 576         struct graph_label *i, *next;
 577
 578         for (i = labels; i; i = next) {
 579                 next = i->next;
 580                 graph_free_values(i->values);
 581                 gfree(i);
 582         }
 583 }
 584
 585 void graph_set_color(struct graph *gr, const char *label,
 586         double red, double green, double blue)
 587 {
 588         struct graph_label *i;
 589         double r, g, b;
 590
 591         r = fabs(red);
 592         g = fabs(green);
 593         b = fabs(blue);
 594
 595         if (r > 1.0)
 596                 r = 1.0;
 597         if (g > 1.0)
 598                 g = 1.0;
 599         if (b > 1.0)
 600                 b =1.0;
 601
 602         for (i = gr->labels; i; i = i->next)
 603                 if (strcmp(i->label, label) == 0) {
 604                         i->r = r;
 605                         i->g = g;
 606                         i->b = b;
 607                         break;
 608                 }
 609 }
 610
 611 void graph_free(struct graph *bg)
 612 {
 613         gfree(bg->title);
 614         gfree(bg->xtitle);
 615         gfree(bg->ytitle);
 616         graph_free_labels(bg->labels);
 617 }
 618
 619 /* For each line in the line graph, up to per_label_limit segments may
 620  * be added.  After that, adding more data to the end of the line
 621  * causes data to drop off of the front of the line.
 622  */
 623 void line_graph_set_data_count_limit(struct graph *g, int per_label_limit)
 624 {
 625         g->per_label_limit = per_label_limit;
 626 }
 627