Make completion and submission latency use appropriate time base
[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 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                 const char *base = "(usec)";
175
176                 if (min > 1000 && max > 1000 && mean > 1000.0 && dev > 1000.0) {
177                         min /= 1000;
178                         max /= 1000;
179                         mean /= 1000.0;
180                         dev /= 1000.0;
181                         base = "(msec)";
182                 }
183                 log_info("    slat %s: min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, stdev=%5.02f\n", base, min, max, mean, dev);
184         }
185         if (calc_lat(&ts->clat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
186                 const char *base = "(usec)";
187
188                 if (min > 1000 && max > 1000 && mean > 1000.0 && dev > 1000.0) {
189                         min /= 1000;
190                         max /= 1000;
191                         mean /= 1000.0;
192                         dev /= 1000.0;
193                         base = "(msec)";
194                 }
195                 log_info("    clat %s: min=%5lu, max=%5lu, avg=%5.02f, stdev=%5.02f\n", base, min, max, mean, dev);
196         }
197         if (calc_lat(&ts->bw_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
198                 double p_of_agg;
199
200                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[ddir];
201                 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);
202         }
203 }
204
205 static void show_thread_status(struct thread_stat *ts,
206                                struct group_run_stats *rs)
207 {
208         double usr_cpu, sys_cpu;
209         unsigned long runtime;
210         double io_u_dist[FIO_IO_U_MAP_NR];
211         double io_u_lat[FIO_IO_U_LAT_NR];
212
213         if (!(ts->io_bytes[0] + ts->io_bytes[1]))
214                 return;
215
216         if (!ts->error)
217                 log_info("%s: (groupid=%d, jobs=%d): err=%2d: pid=%d\n", ts->name, ts->groupid, ts->members, ts->error, ts->pid);
218         else
219                 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);
220
221         if (ts->description)
222                 log_info("  Description  : [%s]\n", ts->description);
223
224         if (ts->io_bytes[DDIR_READ])
225                 show_ddir_status(rs, ts, DDIR_READ);
226         if (ts->io_bytes[DDIR_WRITE])
227                 show_ddir_status(rs, ts, DDIR_WRITE);
228
229         runtime = ts->total_run_time;
230         if (runtime) {
231                 double runt = (double) runtime;
232
233                 usr_cpu = (double) ts->usr_time * 100 / runt;
234                 sys_cpu = (double) ts->sys_time * 100 / runt;
235         } else {
236                 usr_cpu = 0;
237                 sys_cpu = 0;
238         }
239
240         log_info("  cpu          : usr=%3.2f%%, sys=%3.2f%%, ctx=%lu\n", usr_cpu, sys_cpu, ts->ctx);
241
242         stat_calc_dist(ts, io_u_dist);
243         stat_calc_lat(ts, io_u_lat);
244
245         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]);
246         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]);
247
248         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]);
249         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]);
250         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]);
251 }
252
253 static void show_ddir_status_terse(struct thread_stat *ts,
254                                    struct group_run_stats *rs, int ddir)
255 {
256         unsigned long min, max;
257         unsigned long long bw;
258         double mean, dev;
259
260         bw = 0;
261         if (ts->runtime[ddir])
262                 bw = ts->io_bytes[ddir] / ts->runtime[ddir];
263
264         log_info(";%llu;%llu;%lu", ts->io_bytes[ddir] >> 10, bw, ts->runtime[ddir]);
265
266         if (calc_lat(&ts->slat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
267                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", min, max, mean, dev);
268         else
269                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0);
270
271         if (calc_lat(&ts->clat_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev))
272                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", min, max, mean, dev);
273         else
274                 log_info(";%lu;%lu;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0);
275
276         if (calc_lat(&ts->bw_stat[ddir], &min, &max, &mean, &dev)) {
277                 double p_of_agg;
278
279                 p_of_agg = mean * 100 / (double) rs->agg[ddir];
280                 log_info(";%lu;%lu;%f%%;%f;%f", min, max, p_of_agg, mean, dev);
281         } else
282                 log_info(";%lu;%lu;%f%%;%f;%f", 0UL, 0UL, 0.0, 0.0, 0.0);
283 }
284
285
286 static void show_thread_status_terse(struct thread_stat *ts,
287                                      struct group_run_stats *rs)
288 {
289         double io_u_dist[FIO_IO_U_MAP_NR];
290         double io_u_lat[FIO_IO_U_LAT_NR];
291         double usr_cpu, sys_cpu;
292
293         log_info("%s;%d;%d", ts->name, ts->groupid, ts->error);
294
295         show_ddir_status_terse(ts, rs, 0);
296         show_ddir_status_terse(ts, rs, 1);
297
298         if (ts->total_run_time) {
299                 double runt = (double) ts->total_run_time;
300
301                 usr_cpu = (double) ts->usr_time * 100 / runt;
302                 sys_cpu = (double) ts->sys_time * 100 / runt;
303         } else {
304                 usr_cpu = 0;
305                 sys_cpu = 0;
306         }
307
308         log_info(";%f%%;%f%%;%lu", usr_cpu, sys_cpu, ts->ctx);
309
310         stat_calc_dist(ts, io_u_dist);
311         stat_calc_lat(ts, io_u_lat);
312
313         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]);
314
315         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]);
316         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]);
317
318         if (ts->description)
319                 log_info(";%s", ts->description);
320
321         log_info("\n");
322 }
323
324 static void sum_stat(struct io_stat *dst, struct io_stat *src, int nr)
325 {
326         double mean, S;
327
328         dst->min_val = min(dst->min_val, src->min_val);
329         dst->max_val = max(dst->max_val, src->max_val);
330         dst->samples += src->samples;
331
332         /*
333          * Needs a new method for calculating stddev, we cannot just
334          * average them we do below for nr > 1
335          */
336         if (nr == 1) {
337                 mean = src->mean;
338                 S = src->S;
339         } else {
340                 mean = ((src->mean * (double) (nr - 1)) + dst->mean) / ((double) nr);
341                 S = ((src->S * (double) (nr - 1)) + dst->S) / ((double) nr);
342         }
343
344         dst->mean = mean;
345         dst->S = S;
346 }
347
348 void show_run_stats(void)
349 {
350         struct group_run_stats *runstats, *rs;
351         struct thread_data *td;
352         struct thread_stat *threadstats, *ts;
353         int i, j, k, l, nr_ts, last_ts, idx;
354
355         runstats = malloc(sizeof(struct group_run_stats) * (groupid + 1));
356
357         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
358                 rs = &runstats[i];
359
360                 memset(rs, 0, sizeof(*rs));
361                 rs->min_bw[0] = rs->min_run[0] = ~0UL;
362                 rs->min_bw[1] = rs->min_run[1] = ~0UL;
363         }
364
365         /*
366          * find out how many threads stats we need. if group reporting isn't
367          * enabled, it's one-per-td.
368          */
369         nr_ts = 0;
370         last_ts = -1;
371         for_each_td(td, i) {
372                 if (!td->o.group_reporting) {
373                         nr_ts++;
374                         continue;
375                 }
376                 if (last_ts == td->groupid)
377                         continue;
378
379                 last_ts = td->groupid;
380                 nr_ts++;
381         }
382
383         threadstats = malloc(nr_ts * sizeof(struct thread_stat));
384
385         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
386                 ts = &threadstats[i];
387
388                 memset(ts, 0, sizeof(*ts));
389                 for (j = 0; j <= DDIR_WRITE; j++) {
390                         ts->clat_stat[j].min_val = -1UL;
391                         ts->slat_stat[j].min_val = -1UL;
392                         ts->bw_stat[j].min_val = -1UL;
393                 }
394                 ts->groupid = -1;
395         }
396
397         j = 0;
398         last_ts = -1;
399         idx = 0;
400         for_each_td(td, i) {
401                 if (idx && (!td->o.group_reporting ||
402                     (td->o.group_reporting && last_ts != td->groupid))) {
403                         idx = 0;
404                         j++;
405                 }
406
407                 last_ts = td->groupid;
408
409                 ts = &threadstats[j];
410
411                 idx++;
412                 ts->members++;
413
414                 if (ts->groupid == -1) {
415                         /*
416                          * These are per-group shared already
417                          */
418                         ts->name = td->o.name;
419                         ts->description = td->o.description;
420                         ts->groupid = td->groupid;
421
422                         /*
423                          * first pid in group, not very useful...
424                          */
425                         ts->pid = td->pid;
426                 }
427
428                 if (td->error && !ts->error) {
429                         ts->error = td->error;
430                         ts->verror = td->verror;
431                 }
432
433                 for (l = 0; l <= DDIR_WRITE; l++) {
434                         sum_stat(&ts->clat_stat[l], &td->ts.clat_stat[l], idx);
435                         sum_stat(&ts->slat_stat[l], &td->ts.slat_stat[l], idx);
436                         sum_stat(&ts->bw_stat[l], &td->ts.bw_stat[l], idx);
437
438                         ts->stat_io_bytes[l] += td->ts.stat_io_bytes[l];
439                         ts->io_bytes[l] += td->ts.io_bytes[l];
440
441                         if (ts->runtime[l] < td->ts.runtime[l])
442                                 ts->runtime[l] = td->ts.runtime[l];
443                 }
444
445                 ts->usr_time += td->ts.usr_time;
446                 ts->sys_time += td->ts.sys_time;
447                 ts->ctx += td->ts.ctx;
448
449                 for (k = 0; k < FIO_IO_U_MAP_NR; k++)
450                         ts->io_u_map[k] += td->ts.io_u_map[k];
451                 for (k = 0; k < FIO_IO_U_LAT_NR; k++)
452                         ts->io_u_lat[k] += td->ts.io_u_lat[k];
453
454                 for (k = 0; k <= DDIR_WRITE; k++) {
455                         ts->total_io_u[k] += td->ts.total_io_u[k];
456                         ts->short_io_u[k] += td->ts.short_io_u[k];
457                 }
458
459                 ts->total_run_time += td->ts.total_run_time;
460         }
461
462         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
463                 unsigned long long bw;
464
465                 ts = &threadstats[i];
466                 rs = &runstats[ts->groupid];
467
468                 for (j = 0; j <= DDIR_WRITE; j++) {
469                         if (!ts->runtime[j])
470                                 continue;
471                         if (ts->runtime[j] < rs->min_run[j] || !rs->min_run[j])
472                                 rs->min_run[j] = ts->runtime[j];
473                         if (ts->runtime[j] > rs->max_run[j])
474                                 rs->max_run[j] = ts->runtime[j];
475
476                         bw = 0;
477                         if (ts->runtime[j])
478                                 bw = ts->io_bytes[j] / (unsigned long long) ts->runtime[j];
479                         if (bw < rs->min_bw[j])
480                                 rs->min_bw[j] = bw;
481                         if (bw > rs->max_bw[j])
482                                 rs->max_bw[j] = bw;
483
484                         rs->io_kb[j] += ts->io_bytes[j] >> 10;
485                 }
486         }
487
488         for (i = 0; i < groupid + 1; i++) {
489                 rs = &runstats[i];
490
491                 if (rs->max_run[0])
492                         rs->agg[0] = (rs->io_kb[0]*1024) / rs->max_run[0];
493                 if (rs->max_run[1])
494                         rs->agg[1] = (rs->io_kb[1]*1024) / rs->max_run[1];
495         }
496
497         /*
498          * don't overwrite last signal output
499          */
500         if (!terse_output)
501                 printf("\n");
502
503         for (i = 0; i < nr_ts; i++) {
504                 ts = &threadstats[i];
505                 rs = &runstats[ts->groupid];
506
507                 if (terse_output)
508                         show_thread_status_terse(ts, rs);
509                 else
510                         show_thread_status(ts, rs);
511         }
512
513         if (!terse_output) {
514                 for (i = 0; i < groupid + 1; i++)
515                         show_group_stats(&runstats[i], i);
516
517                 show_disk_util();
518         }
519
520         free(runstats);
521         free(threadstats);
522 }
523
524 static inline void add_stat_sample(struct io_stat *is, unsigned long data)
525 {
526         double val = data;
527         double delta;
528
529         if (data > is->max_val)
530                 is->max_val = data;
531         if (data < is->min_val)
532                 is->min_val = data;
533
534         delta = val - is->mean;
535         if (delta) {
536                 is->mean += delta / (is->samples + 1.0);
537                 is->S += delta * (val - is->mean);
538         }
539
540         is->samples++;
541 }
542
543 static void __add_log_sample(struct io_log *iolog, unsigned long val,
544                              enum fio_ddir ddir, unsigned long time)
545 {
546         if (iolog->nr_samples == iolog->max_samples) {
547                 int new_size = sizeof(struct io_sample) * iolog->max_samples*2;
548
549                 iolog->log = realloc(iolog->log, new_size);
550                 iolog->max_samples <<= 1;
551         }
552
553         iolog->log[iolog->nr_samples].val = val;
554         iolog->log[iolog->nr_samples].time = time;
555         iolog->log[iolog->nr_samples].ddir = ddir;
556         iolog->nr_samples++;
557 }
558
559 static void add_log_sample(struct thread_data *td, struct io_log *iolog,
560                            unsigned long val, enum fio_ddir ddir)
561 {
562         __add_log_sample(iolog, val, ddir, mtime_since_now(&td->epoch));
563 }
564
565 void add_agg_sample(unsigned long val, enum fio_ddir ddir)
566 {
567         struct io_log *iolog = agg_io_log[ddir];
568
569         __add_log_sample(iolog, val, ddir, mtime_since_genesis());
570 }
571
572 void add_clat_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
573                      unsigned long usec)
574 {
575         struct thread_stat *ts = &td->ts;
576
577         add_stat_sample(&ts->clat_stat[ddir], usec);
578
579         if (ts->clat_log)
580                 add_log_sample(td, ts->clat_log, usec, ddir);
581 }
582
583 void add_slat_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
584                      unsigned long usec)
585 {
586         struct thread_stat *ts = &td->ts;
587
588         add_stat_sample(&ts->slat_stat[ddir], usec);
589
590         if (ts->slat_log)
591                 add_log_sample(td, ts->slat_log, usec, ddir);
592 }
593
594 void add_bw_sample(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir,
595                    struct timeval *t)
596 {
597         struct thread_stat *ts = &td->ts;
598         unsigned long spent = mtime_since(&ts->stat_sample_time[ddir], t);
599         unsigned long rate;
600
601         if (spent < td->o.bw_avg_time)
602                 return;
603
604         rate = (td->this_io_bytes[ddir] - ts->stat_io_bytes[ddir]) / spent;
605         add_stat_sample(&ts->bw_stat[ddir], rate);
606
607         if (ts->bw_log)
608                 add_log_sample(td, ts->bw_log, rate, ddir);
609
610         fio_gettime(&ts->stat_sample_time[ddir], NULL);
611         ts->stat_io_bytes[ddir] = td->this_io_bytes[ddir];
612 }