lib/rand.h

   1 #ifndef FIO_RAND_H
   2 #define FIO_RAND_H
   3
   4 #include <inttypes.h>
   5 #include "types.h"
   6 #include "../arch/arch.h"
   7
   8 #define FRAND32_MAX     (-1U)
   9 #define FRAND64_MAX     (-1ULL)
  10
  11 struct taus88_state {
  12         unsigned int s1, s2, s3;
  13 };
  14
  15 struct taus258_state {
  16         uint64_t s1, s2, s3, s4, s5;
  17 };
  18
  19 struct frand_state {
  20         unsigned int use64;
  21         union {
  22                 struct taus88_state state32;
  23                 struct taus258_state state64;
  24         };
  25 };
  26
  27 struct frand64_state {
  28         uint64_t s1, s2, s3, s4, s5;
  29 };
  30
  31 static inline uint64_t rand_max(struct frand_state *state)
  32 {
  33         if (state->use64)
  34                 return FRAND64_MAX;
  35         else
  36                 return FRAND32_MAX;
  37 }
  38
  39 static inline void __frand32_copy(struct taus88_state *dst,
  40                                   struct taus88_state *src)
  41 {
  42         dst->s1 = src->s1;
  43         dst->s2 = src->s2;
  44         dst->s3 = src->s3;
  45 }
  46
  47 static inline void __frand64_copy(struct taus258_state *dst,
  48                                   struct taus258_state *src)
  49 {
  50         dst->s1 = src->s1;
  51         dst->s2 = src->s2;
  52         dst->s3 = src->s3;
  53         dst->s4 = src->s4;
  54         dst->s5 = src->s5;
  55 }
  56
  57 static inline void frand_copy(struct frand_state *dst, struct frand_state *src)
  58 {
  59         if (src->use64)
  60                 __frand64_copy(&dst->state64, &src->state64);
  61         else
  62                 __frand32_copy(&dst->state32, &src->state32);
  63
  64         dst->use64 = src->use64;
  65 }
  66
  67 static inline unsigned int __rand32(struct taus88_state *state)
  68 {
  69 #define TAUSWORTHE(s,a,b,c,d) ((s&c)<<d) ^ (((s <<a) ^ s)>>b)
  70
  71         state->s1 = TAUSWORTHE(state->s1, 13, 19, 4294967294UL, 12);
  72         state->s2 = TAUSWORTHE(state->s2, 2, 25, 4294967288UL, 4);
  73         state->s3 = TAUSWORTHE(state->s3, 3, 11, 4294967280UL, 17);
  74
  75         return (state->s1 ^ state->s2 ^ state->s3);
  76 }
  77
  78 static inline uint64_t __rand64(struct taus258_state *state)
  79 {
  80         uint64_t xval;
  81
  82         xval = ((state->s1 <<  1) ^ state->s1) >> 53;
  83         state->s1 = ((state->s1 & 18446744073709551614ULL) << 10) ^ xval;
  84
  85         xval = ((state->s2 << 24) ^ state->s2) >> 50;
  86         state->s2 = ((state->s2 & 18446744073709551104ULL) <<  5) ^ xval;
  87
  88         xval = ((state->s3 <<  3) ^ state->s3) >> 23;
  89         state->s3 = ((state->s3 & 18446744073709547520ULL) << 29) ^ xval;
  90
  91         xval = ((state->s4 <<  5) ^ state->s4) >> 24;
  92         state->s4 = ((state->s4 & 18446744073709420544ULL) << 23) ^ xval;
  93
  94         xval = ((state->s5 <<  3) ^ state->s5) >> 33;
  95         state->s5 = ((state->s5 & 18446744073701163008ULL) <<  8) ^ xval;
  96
  97         return (state->s1 ^ state->s2 ^ state->s3 ^ state->s4 ^ state->s5);
  98 }
  99
 100 static inline uint64_t __rand(struct frand_state *state)
 101 {
 102         if (state->use64)
 103                 return __rand64(&state->state64);
 104         else
 105                 return __rand32(&state->state32);
 106 }
 107
 108 static inline double __rand_0_1(struct frand_state *state)
 109 {
 110         if (state->use64) {
 111                 uint64_t val = __rand64(&state->state64);
 112
 113                 return (val + 1.0) / (FRAND64_MAX + 1.0);
 114         } else {
 115                 uint32_t val = __rand32(&state->state32);
 116
 117                 return (val + 1.0) / (FRAND32_MAX + 1.0);
 118         }
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Generate a random value between 'start' and 'end', both inclusive
 123  */
 124 static inline int rand_between(struct frand_state *state, int start, int end)
 125 {
 126         uint64_t r;
 127
 128         r = __rand(state);
 129         return start + (int) ((double)end * (r / (rand_max(state) + 1.0)));
 130 }
 131
 132 extern void init_rand(struct frand_state *, bool);
 133 extern void init_rand_seed(struct frand_state *, unsigned int seed, bool);
 134 extern void __fill_random_buf(void *buf, unsigned int len, unsigned long seed);
 135 extern unsigned long fill_random_buf(struct frand_state *, void *buf, unsigned int len);
 136 extern void __fill_random_buf_percentage(unsigned long, void *, unsigned int, unsigned int, unsigned int, char *, unsigned int);
 137 extern unsigned long fill_random_buf_percentage(struct frand_state *, void *, unsigned int, unsigned int, unsigned int, char *, unsigned int);
 138
 139 #endif