stat.h

   1 #ifndef FIO_STAT_H
   2 #define FIO_STAT_H
   3
   4 #include "iolog.h"
   5 #include "lib/output_buffer.h"
   6 #include "diskutil.h"
   7 #include "json.h"
   8
   9 struct group_run_stats {
  10         uint64_t max_run[DDIR_RWDIR_CNT], min_run[DDIR_RWDIR_CNT];
  11         uint64_t max_bw[DDIR_RWDIR_CNT], min_bw[DDIR_RWDIR_CNT];
  12         uint64_t iobytes[DDIR_RWDIR_CNT];
  13         uint64_t agg[DDIR_RWDIR_CNT];
  14         uint32_t kb_base;
  15         uint32_t unit_base;
  16         uint32_t sig_figs;
  17         uint32_t groupid;
  18         uint32_t unified_rw_rep;
  19 } __attribute__((packed));
  20
  21 /*
  22  * How many depth levels to log
  23  */
  24 #define FIO_IO_U_MAP_NR 7
  25 #define FIO_IO_U_LAT_N_NR 10
  26 #define FIO_IO_U_LAT_U_NR 10
  27 #define FIO_IO_U_LAT_M_NR 12
  28
  29 /*
  30  * Constants for clat percentiles
  31  */
  32 #define FIO_IO_U_PLAT_BITS 6
  33 #define FIO_IO_U_PLAT_VAL (1 << FIO_IO_U_PLAT_BITS)
  34 #define FIO_IO_U_PLAT_GROUP_NR 29
  35 #define FIO_IO_U_PLAT_NR (FIO_IO_U_PLAT_GROUP_NR * FIO_IO_U_PLAT_VAL)
  36 #define FIO_IO_U_LIST_MAX_LEN 20 /* The size of the default and user-specified
  37                                         list of percentiles */
  38
  39 /*
  40  * Aggregate latency samples for reporting percentile(s).
  41  *
  42  * EXECUTIVE SUMMARY
  43  *
  44  * FIO_IO_U_PLAT_BITS determines the maximum statistical error on the
  45  * value of resulting percentiles. The error will be approximately
  46  * 1/2^(FIO_IO_U_PLAT_BITS+1) of the value.
  47  *
  48  * FIO_IO_U_PLAT_GROUP_NR and FIO_IO_U_PLAT_BITS determine the maximum
  49  * range being tracked for latency samples. The maximum value tracked
  50  * accurately will be 2^(GROUP_NR + PLAT_BITS - 1) nanoseconds.
  51  *
  52  * FIO_IO_U_PLAT_GROUP_NR and FIO_IO_U_PLAT_BITS determine the memory
  53  * requirement of storing those aggregate counts. The memory used will
  54  * be (FIO_IO_U_PLAT_GROUP_NR * 2^FIO_IO_U_PLAT_BITS) * sizeof(uint64_t)
  55  * bytes.
  56  *
  57  * FIO_IO_U_PLAT_NR is the total number of buckets.
  58  *
  59  * DETAILS
  60  *
  61  * Suppose the lat varies from 0 to 999 (usec), the straightforward
  62  * method is to keep an array of (999 + 1) buckets, in which a counter
  63  * keeps the count of samples which fall in the bucket, e.g.,
  64  * {[0],[1],...,[999]}. However this consumes a huge amount of space,
  65  * and can be avoided if an approximation is acceptable.
  66  *
  67  * One such method is to let the range of the bucket to be greater
  68  * than one. This method has low accuracy when the value is small. For
  69  * example, let the buckets be {[0,99],[100,199],...,[900,999]}, and
  70  * the represented value of each bucket be the mean of the range. Then
  71  * a value 0 has a round-off error of 49.5. To improve on this, we
  72  * use buckets with non-uniform ranges, while bounding the error of
  73  * each bucket within a ratio of the sample value. A simple example
  74  * would be when error_bound = 0.005, buckets are {
  75  * {[0],[1],...,[99]}, {[100,101],[102,103],...,[198,199]},..,
  76  * {[900,909],[910,919]...}  }. The total range is partitioned into
  77  * groups with different ranges, then buckets with uniform ranges. An
  78  * upper bound of the error is (range_of_bucket/2)/value_of_bucket
  79  *
  80  * For better efficiency, we implement this using base two. We group
  81  * samples by their Most Significant Bit (MSB), extract the next M bit
  82  * of them as an index within the group, and discard the rest of the
  83  * bits.
  84  *
  85  * E.g., assume a sample 'x' whose MSB is bit n (starting from bit 0),
  86  * and use M bit for indexing
  87  *
  88  *        | n |    M bits   | bit (n-M-1) ... bit 0 |
  89  *
  90  * Because x is at least 2^n, and bit 0 to bit (n-M-1) is at most
  91  * (2^(n-M) - 1), discarding bit 0 to (n-M-1) makes the round-off
  92  * error
  93  *
  94  *           2^(n-M)-1    2^(n-M)    1
  95  *      e <= --------- <= ------- = ---
  96  *             2^n          2^n     2^M
  97  *
  98  * Furthermore, we use "mean" of the range to represent the bucket,
  99  * the error e can be lowered by half to 1 / 2^(M+1). By using M bits
 100  * as the index, each group must contains 2^M buckets.
 101  *
 102  * E.g. Let M (FIO_IO_U_PLAT_BITS) be 6
 103  *      Error bound is 1/2^(6+1) = 0.0078125 (< 1%)
 104  *
 105  *      Group   MSB     #discarded      range of                #buckets
 106  *                      error_bits      value
 107  *      ----------------------------------------------------------------
 108  *      0*      0~5     0               [0,63]                  64
 109  *      1*      6       0               [64,127]                64
 110  *      2       7       1               [128,255]               64
 111  *      3       8       2               [256,511]               64
 112  *      4       9       3               [512,1023]              64
 113  *      ...     ...     ...             [...,...]               ...
 114  *      28      33      27              [8589934592,+inf]**     64
 115  *
 116  *  * Special cases: when n < (M-1) or when n == (M-1), in both cases,
 117  *    the value cannot be rounded off. Use all bits of the sample as
 118  *    index.
 119  *
 120  *  ** If a sample's MSB is greater than 33, it will be counted as 33.
 121  */
 122
 123 /*
 124  * Trim cycle count measurements
 125  */
 126 #define MAX_NR_BLOCK_INFOS      8192
 127 #define BLOCK_INFO_STATE_SHIFT  29
 128 #define BLOCK_INFO_TRIMS(block_info)    \
 129         ((block_info) & ((1 << BLOCK_INFO_STATE_SHIFT) - 1))
 130 #define BLOCK_INFO_STATE(block_info)            \
 131         ((block_info) >> BLOCK_INFO_STATE_SHIFT)
 132 #define BLOCK_INFO(state, trim_cycles)  \
 133         ((trim_cycles) | ((unsigned int) (state) << BLOCK_INFO_STATE_SHIFT))
 134 #define BLOCK_INFO_SET_STATE(block_info, state) \
 135         BLOCK_INFO(state, BLOCK_INFO_TRIMS(block_info))
 136 enum block_info_state {
 137         BLOCK_STATE_UNINIT,
 138         BLOCK_STATE_TRIMMED,
 139         BLOCK_STATE_WRITTEN,
 140         BLOCK_STATE_TRIM_FAILURE,
 141         BLOCK_STATE_WRITE_FAILURE,
 142         BLOCK_STATE_COUNT,
 143 };
 144
 145 #define FIO_JOBNAME_SIZE        128
 146 #define FIO_JOBDESC_SIZE        256
 147 #define FIO_VERROR_SIZE         128
 148 #define UNIFIED_SPLIT           0
 149 #define UNIFIED_MIXED           1
 150 #define UNIFIED_BOTH            2
 151
 152 enum fio_lat {
 153         FIO_SLAT = 0,
 154         FIO_CLAT,
 155         FIO_LAT,
 156
 157         FIO_LAT_CNT = 3,
 158 };
 159
 160 struct clat_prio_stat {
 161         uint64_t io_u_plat[FIO_IO_U_PLAT_NR];
 162         struct io_stat clat_stat;
 163         uint32_t ioprio;
 164 };
 165
 166 struct thread_stat {
 167         char name[FIO_JOBNAME_SIZE];
 168         char verror[FIO_VERROR_SIZE];
 169         uint32_t error;
 170         uint32_t thread_number;
 171         uint32_t groupid;
 172         uint32_t pid;
 173         char description[FIO_JOBDESC_SIZE];
 174         uint32_t members;
 175         uint32_t unified_rw_rep;
 176         uint32_t disable_prio_stat;
 177
 178         /*
 179          * bandwidth and latency stats
 180          */
 181         struct io_stat sync_stat __attribute__((aligned(8)));/* fsync etc stats */
 182         struct io_stat clat_stat[DDIR_RWDIR_CNT]; /* completion latency */
 183         struct io_stat slat_stat[DDIR_RWDIR_CNT]; /* submission latency */
 184         struct io_stat lat_stat[DDIR_RWDIR_CNT]; /* total latency */
 185         struct io_stat bw_stat[DDIR_RWDIR_CNT]; /* bandwidth stats */
 186         struct io_stat iops_stat[DDIR_RWDIR_CNT]; /* IOPS stats */
 187
 188         /*
 189          * fio system usage accounting
 190          */
 191         uint64_t usr_time;
 192         uint64_t sys_time;
 193         uint64_t ctx;
 194         uint64_t minf, majf;
 195
 196         /*
 197          * IO depth and latency stats
 198          */
 199         uint32_t clat_percentiles;
 200         uint32_t lat_percentiles;
 201         uint32_t slat_percentiles;
 202         uint32_t pad;
 203         uint64_t percentile_precision;
 204         fio_fp64_t percentile_list[FIO_IO_U_LIST_MAX_LEN];
 205
 206         uint64_t io_u_map[FIO_IO_U_MAP_NR];
 207         uint64_t io_u_submit[FIO_IO_U_MAP_NR];
 208         uint64_t io_u_complete[FIO_IO_U_MAP_NR];
 209         uint64_t io_u_lat_n[FIO_IO_U_LAT_N_NR];
 210         uint64_t io_u_lat_u[FIO_IO_U_LAT_U_NR];
 211         uint64_t io_u_lat_m[FIO_IO_U_LAT_M_NR];
 212         uint64_t io_u_plat[FIO_LAT_CNT][DDIR_RWDIR_CNT][FIO_IO_U_PLAT_NR];
 213         uint64_t io_u_sync_plat[FIO_IO_U_PLAT_NR];
 214
 215         uint64_t total_io_u[DDIR_RWDIR_SYNC_CNT];
 216         uint64_t short_io_u[DDIR_RWDIR_CNT];
 217         uint64_t drop_io_u[DDIR_RWDIR_CNT];
 218         uint64_t total_submit;
 219         uint64_t total_complete;
 220
 221         uint64_t io_bytes[DDIR_RWDIR_CNT];
 222         uint64_t runtime[DDIR_RWDIR_CNT];
 223         uint64_t total_run_time;
 224
 225         /*
 226          * IO Error related stats
 227          */
 228         union {
 229                 uint16_t continue_on_error;
 230                 uint32_t pad2;
 231         };
 232         uint32_t first_error;
 233         uint64_t total_err_count;
 234
 235         /* ZBD stats */
 236         uint64_t nr_zone_resets;
 237
 238         uint64_t nr_block_infos;
 239         uint32_t block_infos[MAX_NR_BLOCK_INFOS];
 240
 241         uint32_t kb_base;
 242         uint32_t unit_base;
 243
 244         uint32_t latency_depth;
 245         uint32_t pad3;
 246         uint64_t latency_target;
 247         fio_fp64_t latency_percentile;
 248         uint64_t latency_window;
 249
 250         uint32_t sig_figs;
 251
 252         uint64_t ss_dur;
 253         uint32_t ss_state;
 254         uint32_t ss_head;
 255
 256         fio_fp64_t ss_limit;
 257         fio_fp64_t ss_slope;
 258         fio_fp64_t ss_deviation;
 259         fio_fp64_t ss_criterion;
 260
 261         /* A mirror of td->ioprio. */
 262         uint32_t ioprio;
 263
 264         union {
 265                 uint64_t *ss_iops_data;
 266                 /*
 267                  * For FIO_NET_CMD_TS, the pointed to data will temporarily
 268                  * be stored at this offset from the start of the payload.
 269                  */
 270                 uint64_t ss_iops_data_offset;
 271                 uint64_t pad4;
 272         };
 273
 274         union {
 275                 uint64_t *ss_bw_data;
 276                 /*
 277                  * For FIO_NET_CMD_TS, the pointed to data will temporarily
 278                  * be stored at this offset from the start of the payload.
 279                  */
 280                 uint64_t ss_bw_data_offset;
 281                 uint64_t pad5;
 282         };
 283
 284         union {
 285                 struct clat_prio_stat *clat_prio[DDIR_RWDIR_CNT];
 286                 /*
 287                  * For FIO_NET_CMD_TS, the pointed to data will temporarily
 288                  * be stored at this offset from the start of the payload.
 289                  */
 290                 uint64_t clat_prio_offset[DDIR_RWDIR_CNT];
 291                 uint64_t pad6;
 292         };
 293         uint32_t nr_clat_prio[DDIR_RWDIR_CNT];
 294
 295         uint64_t cachehit;
 296         uint64_t cachemiss;
 297 } __attribute__((packed));
 298
 299 #define JOBS_ETA {                                                      \
 300         uint32_t nr_running;                                            \
 301         uint32_t nr_ramp;                                               \
 302                                                                         \
 303         uint32_t nr_pending;                                            \
 304         uint32_t nr_setting_up;                                         \
 305                                                                         \
 306         uint64_t m_rate[DDIR_RWDIR_CNT];                                \
 307         uint64_t t_rate[DDIR_RWDIR_CNT];                                \
 308         uint64_t rate[DDIR_RWDIR_CNT];                                  \
 309         uint32_t m_iops[DDIR_RWDIR_CNT];                                \
 310         uint32_t t_iops[DDIR_RWDIR_CNT];                                \
 311         uint32_t iops[DDIR_RWDIR_CNT];                                  \
 312         uint32_t pad;                                                   \
 313         uint64_t elapsed_sec;                                           \
 314         uint64_t eta_sec;                                               \
 315         uint32_t is_pow2;                                               \
 316         uint32_t unit_base;                                             \
 317                                                                         \
 318         uint32_t sig_figs;                                              \
 319                                                                         \
 320         uint32_t files_open;                                            \
 321                                                                         \
 322         /*                                                              \
 323          * Network 'copy' of run_str[]                                  \
 324          */                                                             \
 325         uint32_t nr_threads;                                            \
 326         uint32_t pad2;                                                  \
 327         uint8_t run_str[];                                              \
 328 }
 329
 330 struct jobs_eta JOBS_ETA;
 331 struct jobs_eta_packed JOBS_ETA __attribute__((packed));
 332
 333 struct io_u_plat_entry {
 334         struct flist_head list;
 335         uint64_t io_u_plat[FIO_IO_U_PLAT_NR];
 336 };
 337
 338 extern struct fio_sem *stat_sem;
 339
 340 extern struct jobs_eta *get_jobs_eta(bool force, size_t *size);
 341
 342 extern void stat_init(void);
 343 extern void stat_exit(void);
 344
 345 extern struct json_object * show_thread_status(struct thread_stat *ts, struct group_run_stats *rs, struct flist_head *, struct buf_output *);
 346 extern void show_group_stats(struct group_run_stats *rs, struct buf_output *);
 347 extern bool calc_thread_status(struct jobs_eta *je, int force);
 348 extern void display_thread_status(struct jobs_eta *je);
 349 extern void __show_run_stats(void);
 350 extern int __show_running_run_stats(void);
 351 extern void show_running_run_stats(void);
 352 extern void check_for_running_stats(void);
 353 extern void sum_thread_stats(struct thread_stat *dst, struct thread_stat *src);
 354 extern void sum_group_stats(struct group_run_stats *dst, struct group_run_stats *src);
 355 extern void init_thread_stat_min_vals(struct thread_stat *ts);
 356 extern void init_thread_stat(struct thread_stat *ts);
 357 extern void init_group_run_stat(struct group_run_stats *gs);
 358 extern void eta_to_str(char *str, unsigned long eta_sec);
 359 extern bool calc_lat(struct io_stat *is, unsigned long long *min, unsigned long long *max, double *mean, double *dev);
 360 extern unsigned int calc_clat_percentiles(uint64_t *io_u_plat, unsigned long long nr, fio_fp64_t *plist, unsigned long long **output, unsigned long long *maxv, unsigned long long *minv);
 361 extern void stat_calc_lat_n(struct thread_stat *ts, double *io_u_lat);
 362 extern void stat_calc_lat_m(struct thread_stat *ts, double *io_u_lat);
 363 extern void stat_calc_lat_u(struct thread_stat *ts, double *io_u_lat);
 364 extern void stat_calc_dist(uint64_t *map, unsigned long total, double *io_u_dist);
 365 extern void reset_io_stats(struct thread_data *);
 366 extern void update_rusage_stat(struct thread_data *);
 367 extern void clear_rusage_stat(struct thread_data *);
 368
 369 extern void add_lat_sample(struct thread_data *, enum fio_ddir, unsigned long long,
 370                            unsigned long long, uint64_t, unsigned int, unsigned short);
 371 extern void add_clat_sample(struct thread_data *, enum fio_ddir, unsigned long long,
 372                             unsigned long long, uint64_t, unsigned int, unsigned short);
 373 extern void add_slat_sample(struct thread_data *, enum fio_ddir, unsigned long long,
 374                                 unsigned long long, uint64_t, unsigned int);
 375 extern void add_agg_sample(union io_sample_data, enum fio_ddir, unsigned long long);
 376 extern void add_iops_sample(struct thread_data *, struct io_u *,
 377                                 unsigned int);
 378 extern void add_bw_sample(struct thread_data *, struct io_u *,
 379                                 unsigned int, unsigned long long);
 380 extern void add_sync_clat_sample(struct thread_stat *ts,
 381                                 unsigned long long nsec);
 382 extern int calc_log_samples(void);
 383 extern void free_clat_prio_stats(struct thread_stat *);
 384 extern int alloc_clat_prio_stat_ddir(struct thread_stat *, enum fio_ddir, int);
 385
 386 extern void print_disk_util(struct disk_util_stat *, struct disk_util_agg *, int terse, struct buf_output *);
 387 extern void json_array_add_disk_util(struct disk_util_stat *dus,
 388                                 struct disk_util_agg *agg, struct json_array *parent);
 389
 390 extern struct io_log *agg_io_log[DDIR_RWDIR_CNT];
 391 extern bool write_bw_log;
 392
 393 static inline bool nsec_to_usec(unsigned long long *min,
 394                                 unsigned long long *max, double *mean,
 395                                 double *dev)
 396 {
 397         if (*min > 2000 && *max > 99999 && *dev > 1000.0) {
 398                 *min /= 1000;
 399                 *max /= 1000;
 400                 *mean /= 1000.0;
 401                 *dev /= 1000.0;
 402                 return true;
 403         }
 404
 405         return false;
 406 }
 407
 408 static inline bool nsec_to_msec(unsigned long long *min,
 409                                 unsigned long long *max, double *mean,
 410                                 double *dev)
 411 {
 412         if (*min > 2000000 && *max > 99999999ULL && *dev > 1000000.0) {
 413                 *min /= 1000000;
 414                 *max /= 1000000;
 415                 *mean /= 1000000.0;
 416                 *dev /= 1000000.0;
 417                 return true;
 418         }
 419
 420         return false;
 421 }
 422
 423 /*
 424  * Worst level condensing would be 1:5, so allow enough room for that
 425  */
 426 #define __THREAD_RUNSTR_SZ(nr)  ((nr) * 5)
 427 #define THREAD_RUNSTR_SZ        __THREAD_RUNSTR_SZ(thread_number)
 428
 429 uint32_t *io_u_block_info(struct thread_data *td, struct io_u *io_u);
 430
 431 #endif