lib/rand.h

   1 #ifndef FIO_RAND_H
   2 #define FIO_RAND_H
   3
   4 #include <inttypes.h>
   5 #include <assert.h>
   6 #include "types.h"
   7 #include "../arch/arch.h"
   8
   9 #define FRAND32_MAX     (-1U)
  10 #define FRAND64_MAX     (-1ULL)
  11
  12 struct taus88_state {
  13         unsigned int s1, s2, s3;
  14 };
  15
  16 struct taus258_state {
  17         uint64_t s1, s2, s3, s4, s5;
  18 };
  19
  20 struct frand_state {
  21         unsigned int use64;
  22         union {
  23                 struct taus88_state state32;
  24                 struct taus258_state state64;
  25         };
  26 };
  27
  28 static inline uint64_t rand_max(struct frand_state *state)
  29 {
  30         if (state->use64)
  31                 return FRAND64_MAX;
  32         else
  33                 return FRAND32_MAX;
  34 }
  35
  36 static inline void __frand32_copy(struct taus88_state *dst,
  37                                   struct taus88_state *src)
  38 {
  39         dst->s1 = src->s1;
  40         dst->s2 = src->s2;
  41         dst->s3 = src->s3;
  42 }
  43
  44 static inline void __frand64_copy(struct taus258_state *dst,
  45                                   struct taus258_state *src)
  46 {
  47         dst->s1 = src->s1;
  48         dst->s2 = src->s2;
  49         dst->s3 = src->s3;
  50         dst->s4 = src->s4;
  51         dst->s5 = src->s5;
  52 }
  53
  54 static inline void frand_copy(struct frand_state *dst, struct frand_state *src)
  55 {
  56         if (src->use64)
  57                 __frand64_copy(&dst->state64, &src->state64);
  58         else
  59                 __frand32_copy(&dst->state32, &src->state32);
  60
  61         dst->use64 = src->use64;
  62 }
  63
  64 static inline unsigned int __rand32(struct taus88_state *state)
  65 {
  66 #define TAUSWORTHE(s,a,b,c,d) ((s&c)<<d) ^ (((s <<a) ^ s)>>b)
  67
  68         state->s1 = TAUSWORTHE(state->s1, 13, 19, 4294967294UL, 12);
  69         state->s2 = TAUSWORTHE(state->s2, 2, 25, 4294967288UL, 4);
  70         state->s3 = TAUSWORTHE(state->s3, 3, 11, 4294967280UL, 17);
  71
  72         return (state->s1 ^ state->s2 ^ state->s3);
  73 }
  74
  75 static inline uint64_t __rand64(struct taus258_state *state)
  76 {
  77         uint64_t xval;
  78
  79         xval = ((state->s1 <<  1) ^ state->s1) >> 53;
  80         state->s1 = ((state->s1 & 18446744073709551614ULL) << 10) ^ xval;
  81
  82         xval = ((state->s2 << 24) ^ state->s2) >> 50;
  83         state->s2 = ((state->s2 & 18446744073709551104ULL) <<  5) ^ xval;
  84
  85         xval = ((state->s3 <<  3) ^ state->s3) >> 23;
  86         state->s3 = ((state->s3 & 18446744073709547520ULL) << 29) ^ xval;
  87
  88         xval = ((state->s4 <<  5) ^ state->s4) >> 24;
  89         state->s4 = ((state->s4 & 18446744073709420544ULL) << 23) ^ xval;
  90
  91         xval = ((state->s5 <<  3) ^ state->s5) >> 33;
  92         state->s5 = ((state->s5 & 18446744073701163008ULL) <<  8) ^ xval;
  93
  94         return (state->s1 ^ state->s2 ^ state->s3 ^ state->s4 ^ state->s5);
  95 }
  96
  97 static inline uint64_t __rand(struct frand_state *state)
  98 {
  99         if (state->use64)
 100                 return __rand64(&state->state64);
 101         else
 102                 return __rand32(&state->state32);
 103 }
 104
 105 static inline double __rand_0_1(struct frand_state *state)
 106 {
 107         if (state->use64) {
 108                 uint64_t val = __rand64(&state->state64);
 109
 110                 return (val + 1.0) / (FRAND64_MAX + 1.0);
 111         } else {
 112                 uint32_t val = __rand32(&state->state32);
 113
 114                 return (val + 1.0) / (FRAND32_MAX + 1.0);
 115         }
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Generate a random value between 'start' and 'end', both inclusive
 120  */
 121 static inline int rand32_between(struct frand_state *state, int start, int end)
 122 {
 123         uint32_t r;
 124
 125         assert(!state->use64);
 126
 127         r = __rand32(&state->state32);
 128         return start + (int) ((double)end * (r / (FRAND32_MAX + 1.0)));
 129 }
 130
 131 extern void init_rand(struct frand_state *, bool);
 132 extern void init_rand_seed(struct frand_state *, unsigned int seed, bool);
 133 extern void __fill_random_buf(void *buf, unsigned int len, unsigned long seed);
 134 extern unsigned long fill_random_buf(struct frand_state *, void *buf, unsigned int len);
 135 extern void __fill_random_buf_percentage(unsigned long, void *, unsigned int, unsigned int, unsigned int, char *, unsigned int);
 136 extern unsigned long fill_random_buf_percentage(struct frand_state *, void *, unsigned int, unsigned int, unsigned int, char *, unsigned int);
 137
 138 #endif