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         /* for now just set margins at 10% of width.  This is not very good. */
 237         *x1 = g->xdim / 10.0;
 238         *x2 = 9.0 * *x1;
 239         *y1 = g->ydim / 10.0;
 240         *y2 = 9.0 * *y1;
 241
 242         cairo_move_to(cr, *x1, *y1);
 243         cairo_line_to(cr, *x1, *y2);
 244         cairo_line_to(cr, *x2, *y2);
 245         cairo_line_to(cr, *x2, *y1);
 246         cairo_line_to(cr, *x1, *y1);
 247         cairo_stroke(cr);
 248
 249         draw_centered_text(g, cr, g->xdim / 2, g->ydim / 20, 20.0, g->title);
 250         draw_centered_text(g, cr, g->xdim / 2, g->ydim * 0.97, 14.0, g->xtitle);
 251         draw_vertical_centered_text(g, cr, g->xdim * 0.02, g->ydim / 2, 14.0, g->ytitle);
 252         cairo_stroke(cr);
 253 }
 254
 255 static void graph_draw_x_ticks(struct graph *g, cairo_t *cr,
 256         double x1, double y1, double x2, double y2,
 257         double minx, double maxx, int nticks)
 258 {
 259         struct tickmark *tm;
 260         double tx;
 261         int i;
 262         static double dash[] = { 1.0, 2.0 };
 263
 264         nticks = calc_tickmarks(minx, maxx, nticks, &tm);
 265
 266         for (i = 0; i < nticks; i++) {
 267                 tx = (((tm[i].value) - minx) / (maxx - minx)) * (x2 - x1) + x1;
 268                 if (tx < x1 || tx > x2)
 269                         continue;
 270
 271                 /* Draw tick mark */
 272                 cairo_set_line_width(cr, 0.8);
 273                 cairo_move_to(cr, tx, y2);
 274                 cairo_line_to(cr, tx, y2 + (y2 - y1) * 0.03);
 275                 cairo_stroke(cr);
 276
 277                 /* draw grid lines */
 278                 cairo_save(cr);
 279                 cairo_set_dash(cr, dash, 2, 2.0);
 280                 cairo_set_line_width(cr, 0.5);
 281                 cairo_move_to(cr, tx, y1);
 282                 cairo_line_to(cr, tx, y2);
 283                 cairo_stroke(cr);
 284                 cairo_restore(cr);
 285
 286                 /* draw tickmark label */
 287                 draw_centered_text(g, cr, tx, y2 * 1.04, 12.0, tm[i].string);
 288                 cairo_stroke(cr);
 289
 290         }
 291 }
 292
 293 static void graph_draw_y_ticks(struct graph *g, cairo_t *cr,
 294         double x1, double y1, double x2, double y2,
 295         double miny, double maxy, int nticks)
 296 {
 297         struct tickmark *tm;
 298         double ty;
 299         int i;
 300         static double dash[] = { 2.0, 2.0 };
 301
 302         nticks = calc_tickmarks(miny, maxy, nticks, &tm);
 303
 304         for (i = 0; i < nticks; i++) {
 305                 ty = y2 - (((tm[i].value) - miny) / (maxy - miny)) * (y2 - y1);
 306                 if (ty < y1 || ty > y2)
 307                         continue;
 308                 /* draw tick mark */
 309                 cairo_move_to(cr, x1, ty);
 310                 cairo_line_to(cr, x1 - (x2 - x1) * 0.02, ty);
 311                 cairo_stroke(cr);
 312
 313                 /* draw grid lines */
 314                 cairo_save(cr);
 315                 cairo_set_dash(cr, dash, 2, 2.0);
 316                 cairo_set_line_width(cr, 0.5);
 317                 cairo_move_to(cr, x1, ty);
 318                 cairo_line_to(cr, x2, ty);
 319                 cairo_stroke(cr);
 320                 cairo_restore(cr);
 321
 322                 /* draw tickmark label */
 323                 draw_centered_text(g, cr, x1 - (x2 - x1) * 0.04, ty, 12.0, tm[i].string);
 324                 cairo_stroke(cr);
 325         }
 326 }
 327
 328 void bar_graph_draw(struct graph *bg, cairo_t *cr)
 329 {
 330         double x1, y1, x2, y2;
 331         double space_per_label, bar_width;
 332         double label_offset, mindata, maxdata;
 333         int i, nlabels;
 334         struct graph_label *lb;
 335
 336         cairo_save(cr);
 337         graph_draw_common(bg, cr, &x1, &y1, &x2, &y2);
 338
 339         nlabels = count_labels(bg->labels);
 340         space_per_label = (x2 - x1) / (double) nlabels;
 341
 342         mindata = find_min_data(bg->labels);
 343         maxdata = find_max_data(bg->labels);
 344
 345         if (fabs(maxdata - mindata) < 1e-20) {
 346                 draw_centered_text(bg, cr,
 347                         x1 + (x2 - x1) / 2.0,
 348                         y1 + (y2 - y1) / 2.0, 20.0, "No good data");
 349                 return;
 350         }
 351
 352         graph_draw_y_ticks(bg, cr, x1, y1, x2, y2, mindata, maxdata, 10);
 353
 354         i = 0;
 355         for (lb = bg->labels; lb; lb = lb->next) {
 356                 int nvalues;
 357                 nvalues = count_values(lb->values);
 358                 bar_width = (space_per_label - space_per_label * 0.2) / (double) nvalues;
 359                 label_offset = bg->xdim * 0.1 + space_per_label * (double) i + space_per_label * 0.1;
 360                 draw_bars(bg, cr, lb, label_offset, bar_width, mindata, maxdata);
 361                 // draw_centered_text(cr, label_offset + (bar_width / 2.0 + bar_width * 0.1), bg->ydim * 0.93,
 362                 draw_centered_text(bg, cr, x1 + space_per_label * (i + 0.5), bg->ydim * 0.93,
 363                         12.0, lb->label);
 364                 i++;
 365         }
 366         cairo_stroke(cr);
 367         cairo_restore(cr);
 368 }
 369
 370 typedef double (*xy_value_extractor)(struct graph_value *v);
 371
 372 static double getx(struct graph_value *v)
 373 {
 374         struct xyvalue *xy = v->value;
 375         return xy->x;
 376 }
 377
 378 static double gety(struct graph_value *v)
 379 {
 380         struct xyvalue *xy = v->value;
 381         return xy->y;
 382 }
 383
 384 static double find_xy_value(struct graph *g, xy_value_extractor getvalue, double_comparator cmp)
 385 {
 386         double tmp, answer = 0.0;
 387         struct graph_label *i;
 388         struct graph_value *j;
 389
 390         for (i = g->labels; i; i = i->next)
 391                 for (j = i->values; j; j = j->next) {
 392                         tmp = getvalue(j);
 393                         answer = cmp(tmp, answer);
 394                 }
 395         return answer;
 396 }
 397
 398 void line_graph_draw(struct graph *g, cairo_t *cr)
 399 {
 400         double x1, y1, x2, y2;
 401         double minx, miny, maxx, maxy;
 402         double tx, ty;
 403         struct graph_label *i;
 404         struct graph_value *j;
 405         int good_data = 1, first = 1;
 406
 407         cairo_save(cr);
 408         graph_draw_common(g, cr, &x1, &y1, &x2, &y2);
 409
 410         minx = find_xy_value(g, getx, mindouble);
 411         maxx = find_xy_value(g, getx, maxdouble);
 412         miny = find_xy_value(g, gety, mindouble);
 413         maxy = find_xy_value(g, gety, maxdouble);
 414
 415         if (fabs(maxx - minx) < 1e-20 || fabs(maxy - miny) < 1e-20) {
 416                 good_data = 0;
 417                 minx = 0.0;
 418                 miny = 0.0;
 419                 maxx = 10.0;
 420                 maxy = 100.0;
 421         }
 422
 423         graph_draw_x_ticks(g, cr, x1, y1, x2, y2, minx, maxx, 10);
 424         graph_draw_y_ticks(g, cr, x1, y1, x2, y2, miny, maxy, 10);
 425
 426         if (!good_data)
 427                 goto skip_data;
 428
 429         cairo_set_line_width(cr, 1.5);
 430         for (i = g->labels; i; i = i->next) {
 431                 first = 1;
 432                 if (i->r < 0) /* invisible data */
 433                         continue;
 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
 448 skip_data:
 449         cairo_restore(cr);
 450
 451 }
 452
 453 static void gfree(void *f)
 454 {
 455         if (f)
 456                 free(f);
 457 }
 458
 459 static void setstring(char **str, const char *value)
 460 {
 461         gfree(*str);
 462         *str = strdup(value);
 463 }
 464
 465 void graph_title(struct graph *bg, const char *title)
 466 {
 467         setstring(&bg->title, title);
 468 }
 469
 470 void graph_x_title(struct graph *bg, const char *title)
 471 {
 472         setstring(&bg->xtitle, title);
 473 }
 474
 475 void graph_y_title(struct graph *bg, const char *title)
 476 {
 477         setstring(&bg->ytitle, title);
 478 }
 479
 480 static struct graph_label *graph_find_label(struct graph *bg,
 481                                 const char *label)
 482 {
 483         struct graph_label *i;
 484
 485         for (i = bg->labels; i; i = i->next)
 486                 if (strcmp(label, i->label) == 0)
 487                         return i;
 488         return NULL;
 489 }
 490
 491 void graph_add_label(struct graph *bg, const char *label)
 492 {
 493         struct graph_label *i;
 494
 495         i = graph_find_label(bg, label);
 496         if (i)
 497                 return; /* already present. */
 498         i = calloc(1, sizeof(*i));
 499         i->parent = bg;
 500         setstring(&i->label, label);
 501         i->next = NULL;
 502         if (!bg->tail)
 503                 bg->labels = i;
 504         else
 505                 bg->tail->next = i;
 506         bg->tail = i;
 507 }
 508
 509 static void graph_label_add_value(struct graph_label *i, void *value)
 510 {
 511         struct graph_value *x;
 512
 513         x = malloc(sizeof(*x));
 514         x->value = value;
 515         x->next = NULL;
 516         if (!i->tail) {
 517                 i->values = x;
 518         } else {
 519                 i->tail->next = x;
 520         }
 521         i->tail = x;
 522         i->value_count++;
 523
 524         if (i->parent->per_label_limit != -1 &&
 525                 i->value_count > i->parent->per_label_limit) {
 526                 x = i->values;
 527                 i->values = i->values->next;
 528                 free(x->value);
 529                 free(x);
 530                 i->value_count--;
 531         }
 532 }
 533
 534 int graph_add_data(struct graph *bg, const char *label, const double value)
 535 {
 536         struct graph_label *i;
 537         double *d;
 538
 539         d = malloc(sizeof(*d));
 540         *d = value;
 541
 542         i = graph_find_label(bg, label);
 543         if (!i)
 544                 return -1;
 545         graph_label_add_value(i, d);
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 int graph_add_xy_data(struct graph *bg, const char *label,
 550                 const double x, const double y)
 551 {
 552         struct graph_label *i;
 553         struct xyvalue *xy;
 554
 555         xy = malloc(sizeof(*xy));
 556         xy->x = x;
 557         xy->y = y;
 558
 559         i = graph_find_label(bg, label);
 560         if (!i)
 561                 return -1;
 562         graph_label_add_value(i, xy);
 563         return 0;
 564 }
 565
 566 static void graph_free_values(struct graph_value *values)
 567 {
 568         struct graph_value *i, *next;
 569
 570         for (i = values; i; i = next) {
 571                 next = i->next;
 572                 gfree(i->value);
 573                 gfree(i);
 574         }
 575 }
 576
 577 static void graph_free_labels(struct graph_label *labels)
 578 {
 579         struct graph_label *i, *next;
 580
 581         for (i = labels; i; i = next) {
 582                 next = i->next;
 583                 graph_free_values(i->values);
 584                 gfree(i);
 585         }
 586 }
 587
 588 void graph_set_color(struct graph *gr, const char *label,
 589         double red, double green, double blue)
 590 {
 591         struct graph_label *i;
 592         double r, g, b;
 593
 594         if (red < 0.0) { /* invisible color */
 595                 r = -1.0;
 596                 g = -1.0;
 597                 b = -1.0;
 598         } else {
 599                 r = fabs(red);
 600                 g = fabs(green);
 601                 b = fabs(blue);
 602
 603                 if (r > 1.0)
 604                         r = 1.0;
 605                 if (g > 1.0)
 606                         g = 1.0;
 607                 if (b > 1.0)
 608                         b =1.0;
 609         }
 610
 611         for (i = gr->labels; i; i = i->next)
 612                 if (strcmp(i->label, label) == 0) {
 613                         i->r = r;
 614                         i->g = g;
 615                         i->b = b;
 616                         break;
 617                 }
 618 }
 619
 620 void graph_free(struct graph *bg)
 621 {
 622         gfree(bg->title);
 623         gfree(bg->xtitle);
 624         gfree(bg->ytitle);
 625         graph_free_labels(bg->labels);
 626 }
 627
 628 /* For each line in the line graph, up to per_label_limit segments may
 629  * be added.  After that, adding more data to the end of the line
 630  * causes data to drop off of the front of the line.
 631  */
 632 void line_graph_set_data_count_limit(struct graph *g, int per_label_limit)
 633 {
 634         g->per_label_limit = per_label_limit;
 635 }
 636