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 void show_ddir_status(struct group_run_stats *rs, struct thread_stat *ts,
 150                              int ddir)
 151 {
 152         const char *ddir_str[] = { "read ", "write" };
 153         unsigned long min, max;
 154         unsigned long long bw, iops;
 155         double mean, dev;
 156         char *io_p, *bw_p, *iops_p;
 157
 158         if (!ts->runtime[ddir])
 159                 return;
 160
 161         bw = ts->io_bytes[ddir] / ts->runtime[ddir];
 162         iops = (1000 * ts->total_io_u[ddir]) / ts->runtime[ddir];
 163         io_p = num2str(ts->io_bytes[ddir] >> 10, 6, 1000, 1);
 164         bw_p = num2str(bw, 6, 1000, 1);
 165         iops_p = num2str(iops, 6, 1, 0);
 166
 167         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]);
 168
 169         free(io_p);
 170         free(bw_p);
 171         free(iops_p);
 172
 173         if (calc_lat(&ts->slat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
 174                 log_info("    slat (msec): min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, stdev=%5.02f\n", min, max, mean, dev);
 175
 176         if (calc_lat(&ts->clat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
 177                 log_info("    clat (msec): min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, stdev=%5.02f\n", min, max, mean, dev);
 178
 179         if (calc_lat(&ts->bw_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
 180                 double p_of_agg;
 181
 182                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[ddir];
 183                 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);
 184         }
 185 }
 186
 187 static void show_thread_status(struct thread_stat *ts,
 188                                struct group_run_stats *rs)
 189 {
 190         double usr_cpu, sys_cpu;
 191         unsigned long runtime;
 192         double io_u_dist[FIO_IO_U_MAP_NR];
 193         double io_u_lat[FIO_IO_U_LAT_NR];
 194
 195         if (!(ts->io_bytes[0] + ts->io_bytes[1]))
 196                 return;
 197
 198         if (!ts->error)
 199                 log_info("%s: (groupid=%d, jobs=%d): err=%2d: pid=%d\n", ts->name, ts->groupid, ts->members, ts->error, ts->pid);
 200         else
 201                 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);
 202
 203         if (ts->description)
 204                 log_info("  Description  : [%s]\n", ts->description);
 205
 206         if (ts->io_bytes[DDIR_READ])
 207                 show_ddir_status(rs, ts, DDIR_READ);
 208         if (ts->io_bytes[DDIR_WRITE])
 209                 show_ddir_status(rs, ts, DDIR_WRITE);
 210
 211         runtime = ts->total_run_time;
 212         if (runtime) {
 213                 double runt = (double) runtime;
 214
 215                 usr_cpu = (double) ts->usr_time * 100 / runt;
 216                 sys_cpu = (double) ts->sys_time * 100 / runt;
 217         } else {
 218                 usr_cpu = 0;
 219                 sys_cpu = 0;
 220         }
 221
 222         log_info("  cpu          : usr=%3.2f%%, sys=%3.2f%%, ctx=%lu\n", usr_cpu, sys_cpu, ts->ctx);
 223
 224         stat_calc_dist(ts, io_u_dist);
 225         stat_calc_lat(ts, io_u_lat);
 226
 227         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]);
 228
 229         log_info("     lat (msec): 2=%3.2f%%, 4=%3.2f%%, 10=%3.2f%%, 20=%3.2f%%, 50=%3.2f%%, 100=%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]);
 230         log_info("     lat (msec): 250=%3.2f%%, 500=%3.2f%%, 750=%3.2f%%, 1000=%3.2f%%, >=2000=%3.2f%%\n", io_u_lat[6], io_u_lat[7], io_u_lat[8], io_u_lat[9], io_u_lat[10]);
 231 }
 232
 233 static void show_ddir_status_terse(struct thread_stat *ts,
 234                                    struct group_run_stats *rs, int ddir)
 235 {
 236         unsigned long min, max;
 237         unsigned long long bw;
 238         double mean, dev;
 239
 240         bw = 0;
 241         if (ts->runtime[ddir])
 242                 bw = ts->io_bytes[ddir] / ts->runtime[ddir];
 243
 244         log_info(";%llu;%llu;%lu", ts->io_bytes[ddir] >> 10, bw, ts->runtime[ddir]);
 245
 246         if (calc_lat(&ts->slat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
 247                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", min, max, mean, dev);
 248         else
 249                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0);
 250
 251         if (calc_lat(&ts->clat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
 252                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", min, max, mean, dev);
 253         else
 254                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0);
 255
 256         if (calc_lat(&ts->bw_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
 257                 double p_of_agg;
 258
 259                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[ddir];
 260                 log_info(";%lu;%lu;%f%%;%f;%f", min, max, p_of_agg, mean, dev);
 261         } else
 262                 log_info(";%lu;%lu;%f%%;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0, 0.0);
 263 }
 264
 265
 266 static void show_thread_status_terse(struct thread_stat *ts,
 267                                      struct group_run_stats *rs)
 268 {
 269         double io_u_dist[FIO_IO_U_MAP_NR];
 270         double io_u_lat[FIO_IO_U_LAT_NR];
 271         double usr_cpu, sys_cpu;
 272
 273         log_info("%s;%d;%d", ts->name, ts->groupid, ts->error);
 274
 275         show_ddir_status_terse(ts, rs, 0);
 276         show_ddir_status_terse(ts, rs, 1);
 277
 278         if (ts->total_run_time) {
 279                 double runt = (double) ts->total_run_time;
 280
 281                 usr_cpu = (double) ts->usr_time * 100 / runt;
 282                 sys_cpu = (double) ts->sys_time * 100 / runt;
 283         } else {
 284                 usr_cpu = 0;
 285                 sys_cpu = 0;
 286         }
 287
 288         log_info(";%f%%;%f%%;%lu", usr_cpu, sys_cpu, ts->ctx);
 289
 290         stat_calc_dist(ts, io_u_dist);
 291         stat_calc_lat(ts, io_u_lat);
 292
 293         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]);
 294
 295         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]);
 296         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]);
 297
 298         if (ts->description)
 299                 log_info(";%s", ts->description);
 300
 301         log_info("\n");
 302 }
 303
 304 static void sum_stat(struct io_stat *dst, struct io_stat *src, int nr)
 305 {
 306         double mean, S;
 307
 308         dst->min_val = min(dst->min_val, src->min_val);
 309         dst->max_val = max(dst->max_val, src->max_val);
 310         dst->samples += src->samples;
 311
 312         /*
 313          * Needs a new method for calculating stddev, we cannot just
 314          * average them we do below for nr > 1
 315          */
 316         if (nr == 1) {
 317                 mean = src->mean;
 318                 S = src->S;
 319         } else {
 320                 mean = ((src->mean * (double) (nr - 1)) + dst->mean) / ((double) nr);
 321                 S = ((src->S * (double) (nr - 1)) + dst->S) / ((double) nr);
 322         }
 323
 324         dst->mean = mean;
 325         dst->S = S;
 326 }
 327
 328 void show_run_stats(void)
 329 {
 330         struct group_run_stats *runstats, *rs;
 331         struct thread_data *td;
 332         struct thread_stat *threadstats, *ts;
 333         int i, j, k, l, nr_ts, last_ts, idx;
 334
 335         runstats = malloc(sizeof(struct group_run_stats) * (groupid + 1));
 336
 337         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
 338                 rs = &runstats[i];
 339
 340                 memset(rs, 0, sizeof(*rs));
 341                 rs->min_bw[0] = rs->min_run[0] = ~0UL;
 342                 rs->min_bw[1] = rs->min_run[1] = ~0UL;
 343         }
 344
 345         /*
 346          * find out how many threads stats we need. if group reporting isn't
 347          * enabled, it's one-per-td.
 348          */
 349         nr_ts = 0;
 350         last_ts = -1;
 351         for_each_td(td, i) {
 352                 if (!td->o.group_reporting) {
 353                         nr_ts++;
 354                         continue;
 355                 }
 356                 if (last_ts == td->groupid)
 357                         continue;
 358
 359                 last_ts = td->groupid;
 360                 nr_ts++;
 361         }
 362
 363         threadstats = malloc(nr_ts * sizeof(struct thread_stat));
 364
 365         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
 366                 ts = &threadstats[i];
 367
 368                 memset(ts, 0, sizeof(*ts));
 369                 for (j = 0; j <= DDIR_WRITE; j++) {
 370                         ts->clat_stat[j].min_val = -1UL;
 371                         ts->slat_stat[j].min_val = -1UL;
 372                         ts->bw_stat[j].min_val = -1UL;
 373                 }
 374                 ts->groupid = -1;
 375         }
 376
 377         j = 0;
 378         last_ts = -1;
 379         idx = 0;
 380         for_each_td(td, i) {
 381                 if (idx && (!td->o.group_reporting ||
 382                     (td->o.group_reporting && last_ts != td->groupid))) {
 383                         idx = 0;
 384                         j++;
 385                 }
 386
 387                 last_ts = td->groupid;
 388
 389                 ts = &threadstats[j];
 390
 391                 idx++;
 392                 ts->members++;
 393
 394                 if (ts->groupid == -1) {
 395                         /*
 396                          * These are per-group shared already
 397                          */
 398                         ts->name = td->o.name;
 399                         ts->description = td->o.description;
 400                         ts->groupid = td->groupid;
 401
 402                         /*
 403                          * first pid in group, not very useful...
 404                          */
 405                         ts->pid = td->pid;
 406                 }
 407
 408                 if (td->error && !ts->error) {
 409                         ts->error = td->error;
 410                         ts->verror = td->verror;
 411                 }
 412
 413                 for (l = 0; l <= DDIR_WRITE; l++) {
 414                         sum_stat(&ts->clat_stat[l], &td->ts.clat_stat[l], idx);
 415                         sum_stat(&ts->slat_stat[l], &td->ts.slat_stat[l], idx);
 416                         sum_stat(&ts->bw_stat[l], &td->ts.bw_stat[l], idx);
 417
 418                         ts->stat_io_bytes[l] += td->ts.stat_io_bytes[l];
 419                         ts->io_bytes[l] += td->ts.io_bytes[l];
 420
 421                         if (ts->runtime[l] < td->ts.runtime[l])
 422                                 ts->runtime[l] = td->ts.runtime[l];
 423                 }
 424
 425                 ts->usr_time += td->ts.usr_time;
 426                 ts->sys_time += td->ts.sys_time;
 427                 ts->ctx += td->ts.ctx;
 428
 429                 for (k = 0; k < FIO_IO_U_MAP_NR; k++)
 430                         ts->io_u_map[k] += td->ts.io_u_map[k];
 431                 for (k = 0; k < FIO_IO_U_LAT_NR; k++)
 432                         ts->io_u_lat[k] += td->ts.io_u_lat[k];
 433
 434                 for (k = 0; k <= DDIR_WRITE; k++)
 435                         ts->total_io_u[k] += td->ts.total_io_u[k];
 436
 437                 ts->total_run_time += td->ts.total_run_time;
 438         }
 439
 440         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
 441                 unsigned long long bw;
 442
 443                 ts = &threadstats[i];
 444                 rs = &runstats[ts->groupid];
 445
 446                 for (j = 0; j <= DDIR_WRITE; j++) {
 447                         if (!ts->runtime[j])
 448                                 continue;
 449                         if (ts->runtime[j] < rs->min_run[j] || !rs->min_run[j])
 450                                 rs->min_run[j] = ts->runtime[j];
 451                         if (ts->runtime[j] > rs->max_run[j])
 452                                 rs->max_run[j] = ts->runtime[j];
 453
 454                         bw = 0;
 455                         if (ts->runtime[j])
 456                                 bw = ts->io_bytes[j] / (unsigned long long) ts->runtime[j];
 457                         if (bw < rs->min_bw[j])
 458                                 rs->min_bw[j] = bw;
 459                         if (bw > rs->max_bw[j])
 460                                 rs->max_bw[j] = bw;
 461
 462                         rs->io_kb[j] += ts->io_bytes[j] >> 10;
 463                 }
 464         }
 465
 466         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
 467                 rs = &runstats[i];
 468
 469                 if (rs->max_run[0])
 470                         rs->agg[0] = (rs->io_kb[0]*1024) / rs->max_run[0];
 471                 if (rs->max_run[1])
 472                         rs->agg[1] = (rs->io_kb[1]*1024) / rs->max_run[1];
 473         }
 474
 475         /*
 476          * don't overwrite last signal output
 477          */
 478         if (!terse_output)
 479                 printf("\n");
 480
 481         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
 482                 ts = &threadstats[i];
 483                 rs = &runstats[ts->groupid];
 484
 485                 if (terse_output)
 486                         show_thread_status_terse(ts, rs);
 487                 else
 488                         show_thread_status(ts, rs);
 489         }
 490
 491         if (!terse_output) {
 492                 for (i = 0; i < groupid + 1; i++)
 493                         show_group_stats(&runstats[i], i);
 494
 495                 show_disk_util();
 496         }
 497
 498         free(runstats);
 499         free(threadstats);
 500 }
 501
 502 static inline void add_stat_sample(struct io_stat *is, unsigned long data)
 503 {
 504         double val = data;
 505         double delta;
 506
 507         if (data > is->max_val)
 508                 is->max_val = data;
 509         if (data < is->min_val)
 510                 is->min_val = data;
 511
 512         delta = val - is->mean;
 513         if (delta) {
 514                 is->mean += delta / (is->samples + 1.0);
 515                 is->S += delta * (val - is->mean);
 516         }
 517
 518         is->samples++;
 519 }
 520
 521 static void __add_log_sample(struct io_log *iolog, unsigned long val,
 522                              enum fio_ddir ddir, unsigned long time)
 523 {
 524         if (iolog->nr_samples == iolog->max_samples) {
 525                 int new_size = sizeof(struct io_sample) * iolog->max_samples*2;
 526
 527                 iolog->log = realloc(iolog->log, new_size);
 528                 iolog->max_samples <<= 1;
 529         }
 530
 531         iolog->log[iolog->nr_samples].val = val;
 532         iolog->log[iolog->nr_samples].time = time;
 533         iolog->log[iolog->nr_samples].ddir = ddir;
 534         iolog->nr_samples++;
 535 }
 536
 537 static void add_log_sample(struct thread_data *td, struct io_log *iolog,
 538                            unsigned long val, enum fio_ddir ddir)
 539 {
 540         __add_log_sample(iolog, val, ddir, mtime_since_now(&td->epoch));
 541 }
 542
 543 void add_agg_sample(unsigned long val, enum fio_ddir ddir)
 544 {
 545         struct io_log *iolog = agg_io_log[ddir];
 546
 547         __add_log_sample(iolog, val, ddir, mtime_since_genesis());
 548 }
 549
 550 void add_clat_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
 551                      unsigned long msec)
 552 {
 553         struct thread_stat *ts = &td->ts;
 554
 555         add_stat_sample(&ts->clat_stat[ddir], msec);
 556
 557         if (ts->clat_log)
 558                 add_log_sample(td, ts->clat_log, msec, ddir);
 559 }
 560
 561 void add_slat_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
 562                      unsigned long msec)
 563 {
 564         struct thread_stat *ts = &td->ts;
 565
 566         add_stat_sample(&ts->slat_stat[ddir], msec);
 567
 568         if (ts->slat_log)
 569                 add_log_sample(td, ts->slat_log, msec, ddir);
 570 }
 571
 572 void add_bw_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
 573                    struct timeval *t)
 574 {
 575         struct thread_stat *ts = &td->ts;
 576         unsigned long spent = mtime_since(&ts->stat_sample_time[ddir], t);
 577         unsigned long rate;
 578
 579         if (spent < td->o.bw_avg_time)
 580                 return;
 581
 582         rate = (td->this_io_bytes[ddir] - ts->stat_io_bytes[ddir]) / spent;
 583         add_stat_sample(&ts->bw_stat[ddir], rate);
 584
 585         if (ts->bw_log)
 586                 add_log_sample(td, ts->bw_log, rate, ddir);
 587
 588         fio_gettime(&ts->stat_sample_time[ddir], NULL);
 589         ts->stat_io_bytes[ddir] = td->this_io_bytes[ddir];
 590 }