Cleanup msec <-> usec lat conversion
[fio.git] / stat.c
1 #include <stdio.h>
2 #include <string.h>
3 #include <sys/time.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/stat.h>
6 #include <dirent.h>
7 #include <libgen.h>
8 #include <math.h>
9
10 #include "fio.h"
11
12 /*
13  * Cheesy number->string conversion, complete with carry rounding error.
14  */
15 static char *num2str(unsigned long num, int maxlen, int base, int pow2)
16 {
17         char postfix[] = { ' ', 'K', 'M', 'G', 'P', 'E' };
18         unsigned int thousand;
19         char *buf;
20         int i;
21
22         if (pow2)
23                 thousand = 1024;
24         else
25                 thousand = 1000;
26
27         buf = malloc(128);
28
29         for (i = 0; base > 1; i++)
30                 base /= thousand;
31
32         do {
33                 int len, carry = 0;
34
35                 len = sprintf(buf, "%'lu", num);
36                 if (len <= maxlen) {
37                         if (i >= 1) {
38                                 buf[len] = postfix[i];
39                                 buf[len + 1] = '\0';
40                         }
41                         return buf;
42                 }
43
44                 if ((num % thousand) >= (thousand / 2))
45                         carry = 1;
46
47                 num /= thousand;
48                 num += carry;
49                 i++;
50         } while (i <= 5);
51
52         return buf;
53 }
54
55 void update_rusage_stat(struct thread_data *td)
56 {
57         struct thread_stat *ts = &td->ts;
58
59         getrusage(RUSAGE_SELF, &ts->ru_end);
60
61         ts->usr_time += mtime_since(&ts->ru_start.ru_utime, &ts->ru_end.ru_utime);
62         ts->sys_time += mtime_since(&ts->ru_start.ru_stime, &ts->ru_end.ru_stime);
63         ts->ctx += ts->ru_end.ru_nvcsw + ts->ru_end.ru_nivcsw - (ts->ru_start.ru_nvcsw + ts->ru_start.ru_nivcsw);
64         
65         memcpy(&ts->ru_start, &ts->ru_end, sizeof(ts->ru_end));
66 }
67
68 static int calc_lat(struct io_stat *is, unsigned long *min, unsigned long *max,
69                     double *mean, double *dev)
70 {
71         double n = is->samples;
72
73         if (is->samples == 0)
74                 return 0;
75
76         *min = is->min_val;
77         *max = is->max_val;
78
79         n = (double) is->samples;
80         *mean = is->mean;
81
82         if (n > 1.0)
83                 *dev = sqrt(is->S / (n - 1.0));
84         else
85                 *dev = -1.0;
86
87         return 1;
88 }
89
90 static void show_group_stats(struct group_run_stats *rs, int id)
91 {
92         char *p1, *p2, *p3, *p4;
93         const char *ddir_str[] = { "   READ", "  WRITE" };
94         int i;
95
96         log_info("\nRun status group %d (all jobs):\n", id);
97
98         for (i = 0; i <= DDIR_WRITE; i++) {
99                 if (!rs->max_run[i])
100                         continue;
101
102                 p1 = num2str(rs->io_kb[i], 6, 1000, 1);
103                 p2 = num2str(rs->agg[i], 6, 1000, 1);
104                 p3 = num2str(rs->min_bw[i], 6, 1000, 1);
105                 p4 = num2str(rs->max_bw[i], 6, 1000, 1);
106
107                 log_info("%s: io=%siB, aggrb=%siB/s, minb=%siB/s, maxb=%siB/s, mint=%llumsec, maxt=%llumsec\n", ddir_str[i], p1, p2, p3, p4, rs->min_run[i], rs->max_run[i]);
108
109                 free(p1);
110                 free(p2);
111                 free(p3);
112                 free(p4);
113         }
114 }
115
116 #define ts_total_io_u(ts)       \
117         ((ts)->total_io_u[0] + (ts)->total_io_u[1])
118
119 static void stat_calc_dist(struct thread_stat *ts, double *io_u_dist)
120 {
121         int i;
122
123         /*
124          * Do depth distribution calculations
125          */
126         for (i = 0; i < FIO_IO_U_MAP_NR; i++) {
127                 io_u_dist[i] = (double) ts->io_u_map[i] / (double) ts_total_io_u(ts);
128                 io_u_dist[i] *= 100.0;
129                 if (io_u_dist[i] < 0.1 && ts->io_u_map[i])
130                         io_u_dist[i] = 0.1;
131         }
132 }
133
134 static void stat_calc_lat(struct thread_stat *ts, double *io_u_lat)
135 {
136         int i;
137
138         /*
139          * Do latency distribution calculations
140          */
141         for (i = 0; i < FIO_IO_U_LAT_NR; i++) {
142                 io_u_lat[i] = (double) ts->io_u_lat[i] / (double) ts_total_io_u(ts);
143                 io_u_lat[i] *= 100.0;
144                 if (io_u_lat[i] < 0.01 && ts->io_u_lat[i])
145                         io_u_lat[i] = 0.01;
146         }
147 }
148
149 static int usec_to_msec(unsigned long *min, unsigned long *max, double *mean,
150                         double *dev)
151 {
152         if (*min > 1000 && *max > 1000 && *mean > 1000.0 && *dev > 1000.0) {
153                 *min /= 1000;
154                 *max /= 1000;
155                 *mean /= 1000.0;
156                 *dev /= 1000.0;
157                 return 0;
158         }
159
160         return 1;
161 }
162
163 static void show_ddir_status(struct group_run_stats *rs, struct thread_stat *ts,
164                              int ddir)
165 {
166         const char *ddir_str[] = { "read ", "write" };
167         unsigned long min, max;
168         unsigned long long bw, iops;
169         double mean, dev;
170         char *io_p, *bw_p, *iops_p;
171
172         if (!ts->runtime[ddir])
173                 return;
174
175         bw = ts->io_bytes[ddir] / ts->runtime[ddir];
176         iops = (1000 * ts->total_io_u[ddir]) / ts->runtime[ddir];
177         io_p = num2str(ts->io_bytes[ddir] >> 10, 6, 1000, 1);
178         bw_p = num2str(bw, 6, 1000, 1);
179         iops_p = num2str(iops, 6, 1, 0);
180
181         log_info("  %s: io=%siB, bw=%siB/s, iops=%s, runt=%6lumsec\n", ddir_str[ddir], io_p, bw_p, iops_p, ts->runtime[ddir]);
182
183         free(io_p);
184         free(bw_p);
185         free(iops_p);
186
187         if (calc_lat(&ts->slat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
188                 const char *base = "(usec)";
189
190                 if (!usec_to_msec(&min, &max, &mean, &dev))
191                         base = "(msec)";
192
193                 log_info("    slat %s: min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, stdev=%5.02f\n", base, min, max, mean, dev);
194         }
195         if (calc_lat(&ts->clat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
196                 const char *base = "(usec)";
197
198                 if (!usec_to_msec(&min, &max, &mean, &dev))
199                         base = "(msec)";
200
201                 log_info("    clat %s: min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, stdev=%5.02f\n", base, min, max, mean, dev);
202         }
203         if (calc_lat(&ts->bw_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
204                 double p_of_agg;
205
206                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[ddir];
207                 log_info("    bw (KiB/s) : min=%5lu, max=%5lu, per=%3.2f%%, avg=%5.02f, stdev=%5.02f\n", min, max, p_of_agg, mean, dev);
208         }
209 }
210
211 static void show_thread_status(struct thread_stat *ts,
212                                struct group_run_stats *rs)
213 {
214         double usr_cpu, sys_cpu;
215         unsigned long runtime;
216         double io_u_dist[FIO_IO_U_MAP_NR];
217         double io_u_lat[FIO_IO_U_LAT_NR];
218
219         if (!(ts->io_bytes[0] + ts->io_bytes[1]))
220                 return;
221
222         if (!ts->error)
223                 log_info("%s: (groupid=%d, jobs=%d): err=%2d: pid=%d\n", ts->name, ts->groupid, ts->members, ts->error, ts->pid);
224         else
225                 log_info("%s: (groupid=%d, jobs=%d): err=%2d (%s): pid=%d\n", ts->name, ts->groupid, ts->members, ts->error, ts->verror, ts->pid);
226
227         if (ts->description)
228                 log_info("  Description  : [%s]\n", ts->description);
229
230         if (ts->io_bytes[DDIR_READ])
231                 show_ddir_status(rs, ts, DDIR_READ);
232         if (ts->io_bytes[DDIR_WRITE])
233                 show_ddir_status(rs, ts, DDIR_WRITE);
234
235         runtime = ts->total_run_time;
236         if (runtime) {
237                 double runt = (double) runtime;
238
239                 usr_cpu = (double) ts->usr_time * 100 / runt;
240                 sys_cpu = (double) ts->sys_time * 100 / runt;
241         } else {
242                 usr_cpu = 0;
243                 sys_cpu = 0;
244         }
245
246         log_info("  cpu          : usr=%3.2f%%, sys=%3.2f%%, ctx=%lu\n", usr_cpu, sys_cpu, ts->ctx);
247
248         stat_calc_dist(ts, io_u_dist);
249         stat_calc_lat(ts, io_u_lat);
250
251         log_info("  IO depths    : 1=%3.1f%%, 2=%3.1f%%, 4=%3.1f%%, 8=%3.1f%%, 16=%3.1f%%, 32=%3.1f%%, >=64=%3.1f%%\n", io_u_dist[0], io_u_dist[1], io_u_dist[2], io_u_dist[3], io_u_dist[4], io_u_dist[5], io_u_dist[6]);
252         log_info("     issued r/w: total=%lu/%lu, short=%lu/%lu\n", ts->total_io_u[0], ts->total_io_u[1], ts->short_io_u[0], ts->short_io_u[1]);
253
254         log_info("     lat (msec): 2=%3.2f%%, 4=%3.2f%%, 10=%3.2f%%, 20=%3.2f%%, 50=%3.2f%%\n", io_u_lat[0], io_u_lat[1], io_u_lat[2], io_u_lat[3], io_u_lat[4]);
255         log_info("     lat (msec): 100=%3.2f%%, 250=%3.2f%%, 500=%3.2f%%, 750=%3.2f%%\n", io_u_lat[5], io_u_lat[6], io_u_lat[7], io_u_lat[8]);
256         log_info("     lat (msec): 1000=%3.2f%%, 2000=%3.2f%%, >=2000=%3.2f%%\n", io_u_lat[9], io_u_lat[10], io_u_lat[11]);
257 }
258
259 static void show_ddir_status_terse(struct thread_stat *ts,
260                                    struct group_run_stats *rs, int ddir)
261 {
262         unsigned long min, max;
263         unsigned long long bw;
264         double mean, dev;
265
266         bw = 0;
267         if (ts->runtime[ddir])
268                 bw = ts->io_bytes[ddir] / ts->runtime[ddir];
269
270         log_info(";%llu;%llu;%lu", ts->io_bytes[ddir] >> 10, bw, ts->runtime[ddir]);
271
272         if (calc_lat(&ts->slat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
273                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", min, max, mean, dev);
274         else
275                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0);
276
277         if (calc_lat(&ts->clat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
278                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", min, max, mean, dev);
279         else
280                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0);
281
282         if (calc_lat(&ts->bw_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
283                 double p_of_agg;
284
285                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[ddir];
286                 log_info(";%lu;%lu;%f%%;%f;%f", min, max, p_of_agg, mean, dev);
287         } else
288                 log_info(";%lu;%lu;%f%%;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0, 0.0);
289 }
290
291
292 static void show_thread_status_terse(struct thread_stat *ts,
293                                      struct group_run_stats *rs)
294 {
295         double io_u_dist[FIO_IO_U_MAP_NR];
296         double io_u_lat[FIO_IO_U_LAT_NR];
297         double usr_cpu, sys_cpu;
298
299         log_info("%s;%d;%d", ts->name, ts->groupid, ts->error);
300
301         show_ddir_status_terse(ts, rs, 0);
302         show_ddir_status_terse(ts, rs, 1);
303
304         if (ts->total_run_time) {
305                 double runt = (double) ts->total_run_time;
306
307                 usr_cpu = (double) ts->usr_time * 100 / runt;
308                 sys_cpu = (double) ts->sys_time * 100 / runt;
309         } else {
310                 usr_cpu = 0;
311                 sys_cpu = 0;
312         }
313
314         log_info(";%f%%;%f%%;%lu", usr_cpu, sys_cpu, ts->ctx);
315
316         stat_calc_dist(ts, io_u_dist);
317         stat_calc_lat(ts, io_u_lat);
318
319         log_info(";%3.1f%%;%3.1f%%;%3.1f%%;%3.1f%%;%3.1f%%;%3.1f%%;%3.1f%%", io_u_dist[0], io_u_dist[1], io_u_dist[2], io_u_dist[3], io_u_dist[4], io_u_dist[5], io_u_dist[6]);
320
321         log_info(";%3.2f%%;%3.2f%%;%3.2f%%;%3.2f%%;%3.2f%%;%3.2f%%\n", io_u_lat[0], io_u_lat[1], io_u_lat[2], io_u_lat[3], io_u_lat[4], io_u_lat[5]);
322         log_info(";%3.2f%%;%3.2f%%;%3.2f%%;%3.2f%%;%3.2f%%", io_u_lat[6], io_u_lat[7], io_u_lat[8], io_u_lat[9], io_u_lat[10]);
323
324         if (ts->description)
325                 log_info(";%s", ts->description);
326
327         log_info("\n");
328 }
329
330 static void sum_stat(struct io_stat *dst, struct io_stat *src, int nr)
331 {
332         double mean, S;
333
334         dst->min_val = min(dst->min_val, src->min_val);
335         dst->max_val = max(dst->max_val, src->max_val);
336         dst->samples += src->samples;
337
338         /*
339          * Needs a new method for calculating stddev, we cannot just
340          * average them we do below for nr > 1
341          */
342         if (nr == 1) {
343                 mean = src->mean;
344                 S = src->S;
345         } else {
346                 mean = ((src->mean * (double) (nr - 1)) + dst->mean) / ((double) nr);
347                 S = ((src->S * (double) (nr - 1)) + dst->S) / ((double) nr);
348         }
349
350         dst->mean = mean;
351         dst->S = S;
352 }
353
354 void show_run_stats(void)
355 {
356         struct group_run_stats *runstats, *rs;
357         struct thread_data *td;
358         struct thread_stat *threadstats, *ts;
359         int i, j, k, l, nr_ts, last_ts, idx;
360
361         runstats = malloc(sizeof(struct group_run_stats) * (groupid + 1));
362
363         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
364                 rs = &runstats[i];
365
366                 memset(rs, 0, sizeof(*rs));
367                 rs->min_bw[0] = rs->min_run[0] = ~0UL;
368                 rs->min_bw[1] = rs->min_run[1] = ~0UL;
369         }
370
371         /*
372          * find out how many threads stats we need. if group reporting isn't
373          * enabled, it's one-per-td.
374          */
375         nr_ts = 0;
376         last_ts = -1;
377         for_each_td(td, i) {
378                 if (!td->o.group_reporting) {
379                         nr_ts++;
380                         continue;
381                 }
382                 if (last_ts == td->groupid)
383                         continue;
384
385                 last_ts = td->groupid;
386                 nr_ts++;
387         }
388
389         threadstats = malloc(nr_ts * sizeof(struct thread_stat));
390
391         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
392                 ts = &threadstats[i];
393
394                 memset(ts, 0, sizeof(*ts));
395                 for (j = 0; j <= DDIR_WRITE; j++) {
396                         ts->clat_stat[j].min_val = -1UL;
397                         ts->slat_stat[j].min_val = -1UL;
398                         ts->bw_stat[j].min_val = -1UL;
399                 }
400                 ts->groupid = -1;
401         }
402
403         j = 0;
404         last_ts = -1;
405         idx = 0;
406         for_each_td(td, i) {
407                 if (idx && (!td->o.group_reporting ||
408                     (td->o.group_reporting && last_ts != td->groupid))) {
409                         idx = 0;
410                         j++;
411                 }
412
413                 last_ts = td->groupid;
414
415                 ts = &threadstats[j];
416
417                 idx++;
418                 ts->members++;
419
420                 if (ts->groupid == -1) {
421                         /*
422                          * These are per-group shared already
423                          */
424                         ts->name = td->o.name;
425                         ts->description = td->o.description;
426                         ts->groupid = td->groupid;
427
428                         /*
429                          * first pid in group, not very useful...
430                          */
431                         ts->pid = td->pid;
432                 }
433
434                 if (td->error && !ts->error) {
435                         ts->error = td->error;
436                         ts->verror = td->verror;
437                 }
438
439                 for (l = 0; l <= DDIR_WRITE; l++) {
440                         sum_stat(&ts->clat_stat[l], &td->ts.clat_stat[l], idx);
441                         sum_stat(&ts->slat_stat[l], &td->ts.slat_stat[l], idx);
442                         sum_stat(&ts->bw_stat[l], &td->ts.bw_stat[l], idx);
443
444                         ts->stat_io_bytes[l] += td->ts.stat_io_bytes[l];
445                         ts->io_bytes[l] += td->ts.io_bytes[l];
446
447                         if (ts->runtime[l] < td->ts.runtime[l])
448                                 ts->runtime[l] = td->ts.runtime[l];
449                 }
450
451                 ts->usr_time += td->ts.usr_time;
452                 ts->sys_time += td->ts.sys_time;
453                 ts->ctx += td->ts.ctx;
454
455                 for (k = 0; k < FIO_IO_U_MAP_NR; k++)
456                         ts->io_u_map[k] += td->ts.io_u_map[k];
457                 for (k = 0; k < FIO_IO_U_LAT_NR; k++)
458                         ts->io_u_lat[k] += td->ts.io_u_lat[k];
459
460                 for (k = 0; k <= DDIR_WRITE; k++) {
461                         ts->total_io_u[k] += td->ts.total_io_u[k];
462                         ts->short_io_u[k] += td->ts.short_io_u[k];
463                 }
464
465                 ts->total_run_time += td->ts.total_run_time;
466         }
467
468         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
469                 unsigned long long bw;
470
471                 ts = &threadstats[i];
472                 rs = &runstats[ts->groupid];
473
474                 for (j = 0; j <= DDIR_WRITE; j++) {
475                         if (!ts->runtime[j])
476                                 continue;
477                         if (ts->runtime[j] < rs->min_run[j] || !rs->min_run[j])
478                                 rs->min_run[j] = ts->runtime[j];
479                         if (ts->runtime[j] > rs->max_run[j])
480                                 rs->max_run[j] = ts->runtime[j];
481
482                         bw = 0;
483                         if (ts->runtime[j])
484                                 bw = ts->io_bytes[j] / (unsigned long long) ts->runtime[j];
485                         if (bw < rs->min_bw[j])
486                                 rs->min_bw[j] = bw;
487                         if (bw > rs->max_bw[j])
488                                 rs->max_bw[j] = bw;
489
490                         rs->io_kb[j] += ts->io_bytes[j] >> 10;
491                 }
492         }
493
494         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
495                 rs = &runstats[i];
496
497                 if (rs->max_run[0])
498                         rs->agg[0] = (rs->io_kb[0]*1024) / rs->max_run[0];
499                 if (rs->max_run[1])
500                         rs->agg[1] = (rs->io_kb[1]*1024) / rs->max_run[1];
501         }
502
503         /*
504          * don't overwrite last signal output
505          */
506         if (!terse_output)
507                 printf("\n");
508
509         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
510                 ts = &threadstats[i];
511                 rs = &runstats[ts->groupid];
512
513                 if (terse_output)
514                         show_thread_status_terse(ts, rs);
515                 else
516                         show_thread_status(ts, rs);
517         }
518
519         if (!terse_output) {
520                 for (i = 0; i < groupid + 1; i++)
521                         show_group_stats(&runstats[i], i);
522
523                 show_disk_util();
524         }
525
526         free(runstats);
527         free(threadstats);
528 }
529
530 static inline void add_stat_sample(struct io_stat *is, unsigned long data)
531 {
532         double val = data;
533         double delta;
534
535         if (data > is->max_val)
536                 is->max_val = data;
537         if (data < is->min_val)
538                 is->min_val = data;
539
540         delta = val - is->mean;
541         if (delta) {
542                 is->mean += delta / (is->samples + 1.0);
543                 is->S += delta * (val - is->mean);
544         }
545
546         is->samples++;
547 }
548
549 static void __add_log_sample(struct io_log *iolog, unsigned long val,
550                              enum fio_ddir ddir, unsigned long time)
551 {
552         if (iolog->nr_samples == iolog->max_samples) {
553                 int new_size = sizeof(struct io_sample) * iolog->max_samples*2;
554
555                 iolog->log = realloc(iolog->log, new_size);
556                 iolog->max_samples <<= 1;
557         }
558
559         iolog->log[iolog->nr_samples].val = val;
560         iolog->log[iolog->nr_samples].time = time;
561         iolog->log[iolog->nr_samples].ddir = ddir;
562         iolog->nr_samples++;
563 }
564
565 static void add_log_sample(struct thread_data *td, struct io_log *iolog,
566                            unsigned long val, enum fio_ddir ddir)
567 {
568         __add_log_sample(iolog, val, ddir, mtime_since_now(&td->epoch));
569 }
570
571 void add_agg_sample(unsigned long val, enum fio_ddir ddir)
572 {
573         struct io_log *iolog = agg_io_log[ddir];
574
575         __add_log_sample(iolog, val, ddir, mtime_since_genesis());
576 }
577
578 void add_clat_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
579                      unsigned long usec)
580 {
581         struct thread_stat *ts = &td->ts;
582
583         add_stat_sample(&ts->clat_stat[ddir], usec);
584
585         if (ts->clat_log)
586                 add_log_sample(td, ts->clat_log, usec, ddir);
587 }
588
589 void add_slat_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
590                      unsigned long usec)
591 {
592         struct thread_stat *ts = &td->ts;
593
594         add_stat_sample(&ts->slat_stat[ddir], usec);
595
596         if (ts->slat_log)
597                 add_log_sample(td, ts->slat_log, usec, ddir);
598 }
599
600 void add_bw_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
601                    struct timeval *t)
602 {
603         struct thread_stat *ts = &td->ts;
604         unsigned long spent = mtime_since(&ts->stat_sample_time[ddir], t);
605         unsigned long rate;
606
607         if (spent < td->o.bw_avg_time)
608                 return;
609
610         rate = (td->this_io_bytes[ddir] - ts->stat_io_bytes[ddir]) / spent;
611         add_stat_sample(&ts->bw_stat[ddir], rate);
612
613         if (ts->bw_log)
614                 add_log_sample(td, ts->bw_log, rate, ddir);
615
616         fio_gettime(&ts->stat_sample_time[ddir], NULL);
617         ts->stat_io_bytes[ddir] = td->this_io_bytes[ddir];
618 }