lib/zipf.c

   1 #include <math.h>
   2 #include <string.h>
   3 #include <inttypes.h>
   4 #include <stdio.h>
   5 #include <unistd.h>
   6 #include <sys/types.h>
   7 #include <fcntl.h>
   8 #include "ieee754.h"
   9 #include "../log.h"
  10 #include "zipf.h"
  11 #include "../minmax.h"
  12 #include "../hash.h"
  13
  14 #define ZIPF_MAX_GEN    10000000
  15
  16 static void zipf_update(struct zipf_state *zs)
  17 {
  18         unsigned long to_gen;
  19         unsigned int i;
  20
  21         log_info("fio: generating zetan for theta=%f, ranges=%lu\n", zs->theta, zs->nranges);
  22
  23         /*
  24          * It can become very costly to generate long sequences. Just cap it at
  25          * 10M max, that should be doable in 1-2s on even slow machines. Precision
  26          * will take a slight hit, but nothing major.
  27          */
  28         to_gen = min(zs->nranges, ZIPF_MAX_GEN);
  29
  30         for (i = 0; i < to_gen; i++)
  31                 zs->zetan += pow(1.0 / (double) (i + 1), zs->theta);
  32 }
  33
  34 static void shared_rand_init(struct zipf_state *zs, unsigned long nranges,
  35                              unsigned int seed)
  36 {
  37         memset(zs, 0, sizeof(*zs));
  38         zs->nranges = nranges;
  39
  40         init_rand_seed(&zs->rand, seed);
  41         zs->rand_off = __rand(&zs->rand);
  42 }
  43
  44 void zipf_init(struct zipf_state *zs, unsigned long nranges, double theta,
  45                unsigned int seed)
  46 {
  47         shared_rand_init(zs, nranges, seed);
  48
  49         zs->theta = theta;
  50         zs->zeta2 = pow(1.0, zs->theta) + pow(0.5, zs->theta);
  51
  52         zipf_update(zs);
  53 }
  54
  55 unsigned long long zipf_next(struct zipf_state *zs)
  56 {
  57         double alpha, eta, rand_uni, rand_z;
  58         unsigned long long n = zs->nranges;
  59         unsigned long long val;
  60
  61         alpha = 1.0 / (1.0 - zs->theta);
  62         eta = (1.0 - pow(2.0 / n, 1.0 - zs->theta)) / (1.0 - zs->zeta2 / zs->zetan);
  63
  64         rand_uni = (double) __rand(&zs->rand) / (double) FRAND_MAX;
  65         rand_z = rand_uni * zs->zetan;
  66
  67         if (rand_z < 1.0)
  68                 val = 1;
  69         else if (rand_z < (1.0 + pow(0.5, zs->theta)))
  70                 val = 2;
  71         else
  72                 val = 1 + (unsigned long long)(n * pow(eta*rand_uni - eta + 1.0, alpha));
  73
  74         return (__hash_long(val - 1) + zs->rand_off) % zs->nranges;
  75 }
  76
  77 void pareto_init(struct zipf_state *zs, unsigned long nranges, double h,
  78                  unsigned int seed)
  79 {
  80         shared_rand_init(zs, nranges, seed);
  81         zs->pareto_pow = log(h) / log(1.0 - h);
  82 }
  83
  84 unsigned long long pareto_next(struct zipf_state *zs)
  85 {
  86         double rand = (double) __rand(&zs->rand) / (double) FRAND_MAX;
  87         unsigned long long n = zs->nranges - 1;
  88
  89         return (__hash_long(n * pow(rand, zs->pareto_pow)) + zs->rand_off) % zs->nranges;
  90 }