a150e8e30250fb22420b3334397e411bf57a2eec
[fio.git] / tools / hist / fio-histo-log-pctiles.py
1 #!/usr/bin/env python
2
3 # module to parse fio histogram log files, not using pandas
4 # runs in python v2 or v3
5 # to get help with the CLI: $ python fio-histo-log-pctiles.py -h
6 # this can be run standalone as a script but is callable
7 # assumes all threads run for same time duration
8 # assumes all threads are doing the same thing for the entire run
9
10 # percentiles:
11 #  0 - min latency
12 #  50 - median
13 #  100 - max latency
14
15 # TO-DO: 
16 #   separate read and write stats for randrw mixed workload
17 #   report average latency if needed
18 #   prove that it works (partially done with unit tests)
19
20 # to run unit tests, set UNITTEST environment variable to anything
21 # if you do this, don't pass normal CLI parameters to it
22 # otherwise it runs the CLI
23
24 import sys, os, math, copy, time
25 from copy import deepcopy
26 import argparse
27 import unittest2
28
29 msec_per_sec = 1000
30 nsec_per_usec = 1000
31 direction_read = 0
32 direction_write = 1
33
34 class FioHistoLogExc(Exception):
35     pass
36
37 # if there is an error, print message, and exit with error status
38
39 def myabort(msg):
40     print('ERROR: ' + msg)
41     sys.exit(1)
42
43 # convert histogram log file into a list of
44 # (time_ms, direction, bsz, buckets) tuples where
45 # - time_ms is the time in msec at which the log record was written
46 # - direction is 0 (read) or 1 (write)
47 # - bsz is block size (not used)
48 # - buckets is a CSV list of counters that make up the histogram
49 # caller decides if the expected number of counters are present
50
51
52 def exception_suffix( record_num, pathname ):
53     return 'in histogram record %d file %s' % (record_num+1, pathname)
54
55 # log file parser raises FioHistoLogExc exceptions
56 # it returns histogram buckets in whatever unit fio uses
57 # inputs:
58 #  logfn: pathname to histogram log file
59 #  buckets_per_interval - how many histogram buckets to expect
60 #  log_hist_msec - if not None, expected time interval between histogram records
61
62 def parse_hist_file(logfn, buckets_per_interval, log_hist_msec):
63     previous_ts_ms_read = -1
64     previous_ts_ms_write = -1
65  
66     with open(logfn, 'r') as f:
67         records = [ l.strip() for l in f.readlines() ]
68     intervals = []
69     for k, r in enumerate(records):
70         if r == '':
71             continue
72         tokens = r.split(',')
73         try:
74             int_tokens = [ int(t) for t in tokens ]
75         except ValueError as e:
76             raise FioHistoLogExc('non-integer value %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
77
78         neg_ints = list(filter( lambda tk : tk < 0, int_tokens ))
79         if len(neg_ints) > 0:
80             raise FioHistoLogExc('negative integer value %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
81
82         if len(int_tokens) < 3:
83             raise FioHistoLogExc('too few numbers %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
84
85         direction = int_tokens[1]
86         if direction != direction_read and direction != direction_write:
87             raise FioHistoLogExc('invalid I/O direction %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
88
89         time_ms = int_tokens[0]
90         if direction == direction_read:
91             if time_ms < previous_ts_ms_read:
92                 raise FioHistoLogExc('read timestamp in column 1 decreased %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
93             previous_ts_ms_read = time_ms
94         elif direction == direction_write:
95             if time_ms < previous_ts_ms_write:
96                 raise FioHistoLogExc('write timestamp in column 1 decreased %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
97             previous_ts_ms_write = time_ms
98
99         bsz = int_tokens[2]
100         if bsz > (1 << 24):
101             raise FioHistoLogExc('block size too large %s' % exception_suffix(k+1, logfn))
102
103         buckets = int_tokens[3:]
104         if len(buckets) != buckets_per_interval:
105             raise FioHistoLogExc('%d buckets per interval but %d expected in %s' % 
106                     (len(buckets), buckets_per_interval, exception_suffix(k+1, logfn)))
107         intervals.append((time_ms, direction, bsz, buckets))
108     if len(intervals) == 0:
109         raise FioHistoLogExc('no records in %s' % logfn)
110     (first_timestamp, _, _, _) = intervals[0]
111     if first_timestamp < 1000000:
112         start_time = 0    # assume log_unix_epoch = 0
113     elif log_hist_msec != None:
114         start_time = first_timestamp - log_hist_msec
115     elif len(intervals) > 1:
116         (second_timestamp, _, _, _) = intervals[1]
117         start_time = first_timestamp - (second_timestamp - first_timestamp)
118     (end_timestamp, _, _, _) = intervals[-1]
119
120     return (intervals, start_time, end_timestamp)
121
122
123 # compute time range for each bucket index in histogram record
124 # see comments in https://github.com/axboe/fio/blob/master/stat.h
125 # for description of bucket groups and buckets
126 # fio v3 bucket ranges are in nanosec (since response times are measured in nanosec)
127 # but we convert fio v3 nanosecs to floating-point microseconds
128
129 def time_ranges(groups, counters_per_group, fio_version=3):
130     bucket_width = 1
131     bucket_base = 0
132     bucket_intervals = []
133     for g in range(0, groups):
134         for b in range(0, counters_per_group):
135             rmin = float(bucket_base)
136             rmax = rmin + bucket_width
137             if fio_version == 3:
138                 rmin /= nsec_per_usec
139                 rmax /= nsec_per_usec
140             bucket_intervals.append( [rmin, rmax] )
141             bucket_base += bucket_width
142         if g != 0:
143             bucket_width *= 2
144     return bucket_intervals
145
146
147 # compute number of time quantum intervals in the test
148
149 def get_time_intervals(time_quantum, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms):
150     # round down to nearest second
151     max_timestamp = max_timestamp_ms // msec_per_sec
152     min_timestamp = min_timestamp_ms // msec_per_sec
153     # round up to nearest whole multiple of time_quantum
154     time_interval_count = ((max_timestamp - min_timestamp) + time_quantum) // time_quantum
155     end_time = min_timestamp + (time_interval_count * time_quantum)
156     return (end_time, time_interval_count)
157
158 # align raw histogram log data to time quantum so 
159 # we can then combine histograms from different threads with addition
160 # for randrw workload we count both reads and writes in same output bucket
161 # but we separate reads and writes for purposes of calculating
162 # end time for histogram record.
163 # this requires us to weight a raw histogram bucket by the 
164 # fraction of time quantum that the bucket overlaps the current
165 # time quantum interval
166 # for example, if we have a bucket with 515 samples for time interval
167 # [ 1010, 2014 ] msec since start of test, and time quantum is 1 sec, then
168 # for time quantum interval [ 1000, 2000 ] msec, the overlap is
169 # (2000 - 1010) / (2000 - 1000) = 0.99
170 # so the contribution of this bucket to this time quantum is
171 # 515 x 0.99 = 509.85
172
173 def align_histo_log(raw_histogram_log, time_quantum, bucket_count, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms):
174
175     # slice up test time int intervals of time_quantum seconds
176
177     (end_time, time_interval_count) = get_time_intervals(time_quantum, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
178     time_qtm_ms = time_quantum * msec_per_sec
179     end_time_ms = end_time * msec_per_sec
180     aligned_intervals = []
181     for j in range(0, time_interval_count):
182         aligned_intervals.append((
183             min_timestamp_ms + (j * time_qtm_ms),
184             [ 0.0 for j in range(0, bucket_count) ] ))
185
186     log_record_count = len(raw_histogram_log)
187     for k, record in enumerate(raw_histogram_log):
188
189         # find next record with same direction to get end-time
190         # have to avoid going past end of array
191         # for fio randrw workload, 
192         # we have read and write records on same time interval
193         # sometimes read and write records are in opposite order
194         # assertion checks that next read/write record 
195         # can be separated by at most 2 other records
196
197         (time_msec, direction, sz, interval_buckets) = record
198         if k+1 < log_record_count:
199             (time_msec_end, direction2, _, _) = raw_histogram_log[k+1]
200             if direction2 != direction:
201                 if k+2 < log_record_count:
202                     (time_msec_end, direction2, _, _) = raw_histogram_log[k+2]
203                     if direction2 != direction:
204                         if k+3 < log_record_count:
205                             (time_msec_end, direction2, _, _) = raw_histogram_log[k+3]
206                             assert direction2 == direction
207                         else:
208                             time_msec_end = end_time_ms
209                 else:
210                     time_msec_end = end_time_ms
211         else:
212             time_msec_end = end_time_ms
213
214         # calculate first quantum that overlaps this histogram record 
215
216         offset_from_min_ts = time_msec - min_timestamp_ms
217         qtm_start_ms = min_timestamp_ms + (offset_from_min_ts // time_qtm_ms) * time_qtm_ms
218         qtm_end_ms = min_timestamp_ms + ((offset_from_min_ts + time_qtm_ms) // time_qtm_ms) * time_qtm_ms
219         qtm_index = offset_from_min_ts // time_qtm_ms
220
221         # for each quantum that overlaps this histogram record's time interval
222
223         while qtm_start_ms < time_msec_end:  # while quantum overlaps record
224
225             # some histogram logs may be longer than others
226
227             if len(aligned_intervals) <= qtm_index:
228                 break
229
230             # calculate fraction of time that this quantum 
231             # overlaps histogram record's time interval
232             
233             overlap_start = max(qtm_start_ms, time_msec)
234             overlap_end = min(qtm_end_ms, time_msec_end)
235             weight = float(overlap_end - overlap_start)
236             weight /= (time_msec_end - time_msec)
237             (_,aligned_histogram) = aligned_intervals[qtm_index]
238             for bx, b in enumerate(interval_buckets):
239                 weighted_bucket = weight * b
240                 aligned_histogram[bx] += weighted_bucket
241
242             # advance to the next time quantum
243
244             qtm_start_ms += time_qtm_ms
245             qtm_end_ms += time_qtm_ms
246             qtm_index += 1
247
248     return aligned_intervals
249
250 # add histogram in "source" to histogram in "target"
251 # it is assumed that the 2 histograms are precisely time-aligned
252
253 def add_to_histo_from( target, source ):
254     for b in range(0, len(source)):
255         target[b] += source[b]
256
257 # compute percentiles
258 # inputs:
259 #   buckets: histogram bucket array 
260 #   wanted: list of floating-pt percentiles to calculate
261 #   time_ranges: [tmin,tmax) time interval for each bucket
262 # returns None if no I/O reported.
263 # otherwise we would be dividing by zero
264 # think of buckets as probability distribution function
265 # and this loop is integrating to get cumulative distribution function
266
267 def get_pctiles(buckets, wanted, time_ranges):
268
269     # get total of IO requests done
270     total_ios = 0
271     for io_count in buckets:
272         total_ios += io_count
273
274     # don't return percentiles if no I/O was done during interval
275     if total_ios == 0.0:
276         return None
277
278     pctile_count = len(wanted)
279
280     # results returned as dictionary keyed by percentile
281     pctile_result = {}
282
283     # index of next percentile in list
284     pctile_index = 0
285
286     # next percentile
287     next_pctile = wanted[pctile_index]
288
289     # no one is interested in percentiles bigger than this but not 100.0
290     # this prevents floating-point error from preventing loop exit
291     almost_100 = 99.9999
292
293     # pct is the percentile corresponding to 
294     # all I/O requests up through bucket b
295     pct = 0.0
296     total_so_far = 0
297     for b, io_count in enumerate(buckets):
298         if io_count == 0:
299             continue
300         total_so_far += io_count
301         # last_pct_lt is the percentile corresponding to 
302         # all I/O requests up to, but not including, bucket b
303         last_pct = pct
304         pct = 100.0 * float(total_so_far) / total_ios
305         # a single bucket could satisfy multiple pctiles
306         # so this must be a while loop
307         # for 100-percentile (max latency) case, no bucket exceeds it 
308         # so we must stop there.
309         while ((next_pctile == 100.0 and pct >= almost_100) or
310                (next_pctile < 100.0  and pct > next_pctile)):
311             # interpolate between min and max time for bucket time interval
312             # we keep the time_ranges access inside this loop, 
313             # even though it could be above the loop,
314             # because in many cases we will not be even entering 
315             # the loop so we optimize out these accesses
316             range_max_time = time_ranges[b][1]
317             range_min_time = time_ranges[b][0]
318             offset_frac = (next_pctile - last_pct)/(pct - last_pct)
319             interpolation = range_min_time + (offset_frac*(range_max_time - range_min_time))
320             pctile_result[next_pctile] = interpolation
321             pctile_index += 1
322             if pctile_index == pctile_count:
323                 break
324             next_pctile = wanted[pctile_index]
325         if pctile_index == pctile_count:
326             break
327     assert pctile_index == pctile_count
328     return pctile_result
329
330
331 # this is really the main program
332
333 def compute_percentiles_from_logs():
334     parser = argparse.ArgumentParser()
335     parser.add_argument("--fio-version", dest="fio_version", 
336         default="3", choices=[2,3], type=int, 
337         help="fio version (default=3)")
338     parser.add_argument("--bucket-groups", dest="bucket_groups", default="29", type=int, 
339         help="fio histogram bucket groups (default=29)")
340     parser.add_argument("--bucket-bits", dest="bucket_bits", 
341         default="6", type=int, 
342         help="fio histogram buckets-per-group bits (default=6 means 64 buckets/group)")
343     parser.add_argument("--percentiles", dest="pctiles_wanted", 
344         default=[ 0., 50., 95., 99., 100.], type=float, nargs='+',
345         help="fio histogram buckets-per-group bits (default=6 means 64 buckets/group)")
346     parser.add_argument("--time-quantum", dest="time_quantum", 
347         default="1", type=int,
348         help="time quantum in seconds (default=1)")
349     parser.add_argument("--log-hist-msec", dest="log_hist_msec", 
350         type=int, default=None,
351         help="log_hist_msec value in fio job file")
352     parser.add_argument("--output-unit", dest="output_unit", 
353         default="usec", type=str,
354         help="Latency percentile output unit: msec|usec|nsec (default usec)")
355     parser.add_argument("file_list", nargs='+', 
356         help='list of files, preceded by " -- " if necessary')
357     args = parser.parse_args()
358
359     # default changes based on fio version
360     if args.fio_version == 2:
361         args.bucket_groups = 19
362
363     # print parameters
364
365     print('fio version = %d' % args.fio_version)
366     print('bucket groups = %d' % args.bucket_groups)
367     print('bucket bits = %d' % args.bucket_bits)
368     print('time quantum = %d sec' % args.time_quantum)
369     print('percentiles = %s' % ','.join([ str(p) for p in args.pctiles_wanted ]))
370     buckets_per_group = 1 << args.bucket_bits
371     print('buckets per group = %d' % buckets_per_group)
372     buckets_per_interval = buckets_per_group * args.bucket_groups
373     print('buckets per interval = %d ' % buckets_per_interval)
374     bucket_index_range = range(0, buckets_per_interval)
375     if args.log_hist_msec != None:
376         print('log_hist_msec = %d' % args.log_hist_msec)
377     if args.time_quantum == 0:
378         print('ERROR: time-quantum must be a positive number of seconds')
379     print('output unit = ' + args.output_unit)
380     if args.output_unit == 'msec':
381         time_divisor = float(msec_per_sec)
382     elif args.output_unit == 'usec':
383         time_divisor = 1.0
384
385     # construct template for each histogram bucket array with buckets all zeroes
386     # we just copy this for each new histogram
387
388     zeroed_buckets = [ 0.0 for r in bucket_index_range ]
389
390     # calculate response time interval associated with each histogram bucket
391
392     bucket_times = time_ranges(args.bucket_groups, buckets_per_group, fio_version=args.fio_version)
393
394     # parse the histogram logs
395     # assumption: each bucket has a monotonically increasing time
396     # assumption: time ranges do not overlap for a single thread's records
397     # (exception: if randrw workload, then there is a read and a write 
398     # record for the same time interval)
399
400     test_start_time = 0
401     test_end_time = 1.0e18
402     hist_files = {}
403     for fn in args.file_list:
404         try:
405             (hist_files[fn], log_start_time, log_end_time)  = parse_hist_file(fn, buckets_per_interval, args.log_hist_msec)
406         except FioHistoLogExc as e:
407             myabort(str(e))
408         # we consider the test started when all threads have started logging
409         test_start_time = max(test_start_time, log_start_time)
410         # we consider the test over when one of the logs has ended
411         test_end_time = min(test_end_time, log_end_time)
412
413     if test_start_time >= test_end_time:
414         raise FioHistoLogExc('no time interval when all threads logs overlapped')
415     if test_start_time > 0:
416         print('all threads running as of unix epoch time %d = %s' % (
417                test_start_time/float(msec_per_sec), 
418                time.ctime(test_start_time/1000.0)))
419
420     (end_time, time_interval_count) = get_time_intervals(args.time_quantum, test_start_time, test_end_time)
421     all_threads_histograms = [ ((j*args.time_quantum*msec_per_sec), deepcopy(zeroed_buckets))
422                                for j in range(0, time_interval_count) ]
423
424     for logfn in hist_files.keys():
425         aligned_per_thread = align_histo_log(hist_files[logfn], 
426                                              args.time_quantum, 
427                                              buckets_per_interval, 
428                                              test_start_time,
429                                              test_end_time)
430         for t in range(0, time_interval_count):
431             (_, all_threads_histo_t) = all_threads_histograms[t]
432             (_, log_histo_t) = aligned_per_thread[t]
433             add_to_histo_from( all_threads_histo_t, log_histo_t )
434
435     # calculate percentiles across aggregate histogram for all threads
436     # print CSV header just like fiologparser_hist does
437
438     header = 'msec-since-start, '
439     for p in args.pctiles_wanted:
440         header += '%3.1f, ' % p
441     print('time (millisec), percentiles in increasing order with values in ' + args.output_unit)
442     print(header)
443
444     for (t_msec, all_threads_histo_t) in all_threads_histograms:
445         record = '%8d, ' % t_msec
446         pct = get_pctiles(all_threads_histo_t, args.pctiles_wanted, bucket_times)
447         if not pct:
448             for w in args.pctiles_wanted:
449                 record += ', '
450         else:
451             pct_keys = [ k for k in pct.keys() ]
452             pct_values = [ str(pct[wanted]/time_divisor) for wanted in sorted(pct_keys) ]
453             record += ', '.join(pct_values)
454         print(record)
455
456
457
458 #end of MAIN PROGRAM
459
460
461
462 ##### below are unit tests ##############
463
464 import tempfile, shutil
465 from os.path import join
466 should_not_get_here = False
467
468 class Test(unittest2.TestCase):
469     tempdir = None
470
471     # a little less typing please
472     def A(self, boolean_val):
473         self.assertTrue(boolean_val)
474
475     # initialize unit test environment
476
477     @classmethod
478     def setUpClass(cls):
479         d = tempfile.mkdtemp()
480         Test.tempdir = d
481
482     # remove anything left by unit test environment
483     # unless user sets UNITTEST_LEAVE_FILES environment variable
484
485     @classmethod
486     def tearDownClass(cls):
487         if not os.getenv("UNITTEST_LEAVE_FILES"):
488             shutil.rmtree(cls.tempdir)
489
490     def setUp(self):
491         self.fn = join(Test.tempdir, self.id())
492
493     def test_a_add_histos(self):
494         a = [ 1.0, 2.0 ]
495         b = [ 1.5, 2.5 ]
496         add_to_histo_from( a, b )
497         self.A(a == [2.5, 4.5])
498         self.A(b == [1.5, 2.5])
499
500     def test_b1_parse_log(self):
501         with open(self.fn, 'w') as f:
502             f.write('1234, 0, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
503             f.write('5678,1,16384,5,6,7,8 \n')
504         (raw_histo_log, min_timestamp, max_timestamp) = parse_hist_file(self.fn, 4, None) # 4 buckets per interval
505         # if not log_unix_epoch=1, then min_timestamp will always be set to zero
506         self.A(len(raw_histo_log) == 2 and min_timestamp == 0 and max_timestamp == 5678)
507         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[0]
508         self.A(time_ms == 1234 and direction == 0 and bsz == 4096 and histo == [ 1, 2, 3, 4 ])
509         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[1]
510         self.A(time_ms == 5678 and direction == 1 and bsz == 16384 and histo == [ 5, 6, 7, 8 ])
511
512     def test_b2_parse_empty_log(self):
513         with open(self.fn, 'w') as f:
514             pass
515         try:
516             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
517             self.A(should_not_get_here)
518         except FioHistoLogExc as e:
519             self.A(str(e).startswith('no records'))
520
521     def test_b3_parse_empty_records(self):
522         with open(self.fn, 'w') as f:
523             f.write('\n')
524             f.write('1234, 0, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
525             f.write('5678,1,16384,5,6,7,8 \n')
526             f.write('\n')
527         (raw_histo_log, _, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
528         self.A(len(raw_histo_log) == 2 and max_timestamp_ms == 5678)
529         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[0]
530         self.A(time_ms == 1234 and direction == 0 and bsz == 4096 and histo == [ 1, 2, 3, 4 ])
531         (time_ms, direction, bsz, histo) = raw_histo_log[1]
532         self.A(time_ms == 5678 and direction == 1 and bsz == 16384 and histo == [ 5, 6, 7, 8 ])
533
534     def test_b4_parse_non_int(self):
535         with open(self.fn, 'w') as f:
536             f.write('12, 0, 4096, 1a, 2, 3, 4\n')
537         try:
538             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
539             self.A(False)
540         except FioHistoLogExc as e:
541             self.A(str(e).startswith('non-integer'))
542
543     def test_b5_parse_neg_int(self):
544         with open(self.fn, 'w') as f:
545             f.write('-12, 0, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
546         try:
547             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
548             self.A(False)
549         except FioHistoLogExc as e:
550             self.A(str(e).startswith('negative integer'))
551
552     def test_b6_parse_too_few_int(self):
553         with open(self.fn, 'w') as f:
554             f.write('0, 0\n')
555         try:
556             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
557             self.A(False)
558         except FioHistoLogExc as e:
559             self.A(str(e).startswith('too few numbers'))
560
561     def test_b7_parse_invalid_direction(self):
562         with open(self.fn, 'w') as f:
563             f.write('100, 2, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
564         try:
565             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
566             self.A(False)
567         except FioHistoLogExc as e:
568             self.A(str(e).startswith('invalid I/O direction'))
569
570     def test_b8_parse_bsz_too_big(self):
571         with open(self.fn+'_good', 'w') as f:
572             f.write('100, 1, %d, 1, 2, 3, 4\n' % (1<<24))
573         (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn+'_good', 4, None)
574         with open(self.fn+'_bad', 'w') as f:
575             f.write('100, 1, 20000000, 1, 2, 3, 4\n')
576         try:
577             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn+'_bad', 4, None)
578             self.A(False)
579         except FioHistoLogExc as e:
580             self.A(str(e).startswith('block size too large'))
581
582     def test_b9_parse_wrong_bucket_count(self):
583         with open(self.fn, 'w') as f:
584             f.write('100, 1, %d, 1, 2, 3, 4, 5\n' % (1<<24))
585         try:
586             (raw_histo_log, _, _) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
587             self.A(False)
588         except FioHistoLogExc as e:
589             self.A(str(e).__contains__('buckets per interval'))
590
591     def test_c1_time_ranges(self):
592         ranges = time_ranges(3, 2)  # fio_version defaults to 3
593         expected_ranges = [ # fio_version 3 is in nanoseconds
594                 [0.000, 0.001], [0.001, 0.002],   # first group
595                 [0.002, 0.003], [0.003, 0.004],   # second group same width
596                 [0.004, 0.006], [0.006, 0.008]]   # subsequent groups double width
597         self.A(ranges == expected_ranges)
598         ranges = time_ranges(3, 2, fio_version=3)
599         self.A(ranges == expected_ranges)
600         ranges = time_ranges(3, 2, fio_version=2)
601         expected_ranges_v2 = [ [ 1000.0 * min_or_max for min_or_max in time_range ] 
602                                for time_range in expected_ranges ]
603         self.A(ranges == expected_ranges_v2)
604         # see fio V3 stat.h for why 29 groups and 2^6 buckets/group
605         normal_ranges_v3 = time_ranges(29, 64)
606         # for v3, bucket time intervals are measured in nanoseconds
607         self.A(len(normal_ranges_v3) == 29 * 64 and normal_ranges_v3[-1][1] == 64*(1<<(29-1))/1000.0)
608         normal_ranges_v2 = time_ranges(19, 64, fio_version=2)
609         # for v2, bucket time intervals are measured in microseconds so we have fewer buckets
610         self.A(len(normal_ranges_v2) == 19 * 64 and normal_ranges_v2[-1][1] == 64*(1<<(19-1)))
611
612     def test_d1_align_histo_log_1_quantum(self):
613         with open(self.fn, 'w') as f:
614             f.write('100, 1, 4096, 1, 2, 3, 4')
615         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
616         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 100)
617         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
618         self.A(len(aligned_log) == 1)
619         (time_ms0, h) = aligned_log[0]
620         self.A(time_ms0 == 0 and h == [1., 2., 3., 4.])
621
622     # handle case with log_unix_epoch=1 timestamps, 1-second time quantum
623     # here both records will be separated into 2 aligned intervals
624
625     def test_d1a_align_2rec_histo_log_epoch_1_quantum_1sec(self):
626         with open(self.fn, 'w') as f:
627             f.write('1536504002123, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
628             f.write('1536504003123, 1, 4096, 4, 3, 2, 1\n')
629         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
630         self.A(min_timestamp_ms == 1536504001123 and max_timestamp_ms == 1536504003123)
631         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 1, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
632         self.A(len(aligned_log) == 3)
633         (time_ms0, h) = aligned_log[0]
634         self.A(time_ms0 == 1536504001123 and h == [0., 0., 0., 0.])
635         (time_ms1, h) = aligned_log[1]
636         self.A(time_ms1 == 1536504002123 and h == [1., 2., 3., 4.])
637         (time_ms2, h) = aligned_log[2]
638         self.A(time_ms2 == 1536504003123 and h == [4., 3., 2., 1.])
639
640     # handle case with log_unix_epoch=1 timestamps, 5-second time quantum
641     # here both records will be merged into a single aligned time interval
642
643     def test_d1b_align_2rec_histo_log_epoch_1_quantum_5sec(self):
644         with open(self.fn, 'w') as f:
645             f.write('1536504002123, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
646             f.write('1536504003123, 1, 4096, 4, 3, 2, 1\n')
647         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
648         self.A(min_timestamp_ms == 1536504001123 and max_timestamp_ms == 1536504003123)
649         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
650         self.A(len(aligned_log) == 1)
651         (time_ms0, h) = aligned_log[0]
652         self.A(time_ms0 == 1536504001123 and h == [5., 5., 5., 5.])
653
654     # we need this to compare 2 lists of floating point numbers for equality
655     # because of floating-point imprecision
656
657     def compare_2_floats(self, x, y):
658         if x == 0.0 or y == 0.0:
659             return (x+y) < 0.0000001
660         else:
661             return (math.fabs(x-y)/x) < 0.00001
662                 
663     def is_close(self, buckets, buckets_expected):
664         if len(buckets) != len(buckets_expected):
665             return False
666         compare_buckets = lambda k: self.compare_2_floats(buckets[k], buckets_expected[k])
667         indices_close = list(filter(compare_buckets, range(0, len(buckets))))
668         return len(indices_close) == len(buckets)
669
670     def test_d2_align_histo_log_2_quantum(self):
671         with open(self.fn, 'w') as f:
672             f.write('2000, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
673             f.write('7000, 1, 4096, 1, 2, 3, 4\n')
674         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 4, None)
675         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 7000)
676         (_, _, _, raw_buckets1) = raw_histo_log[0]
677         (_, _, _, raw_buckets2) = raw_histo_log[1]
678         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 4, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
679         self.A(len(aligned_log) == 2)
680         (time_ms1, h1) = aligned_log[0]
681         (time_ms2, h2) = aligned_log[1]
682         # because first record is from time interval [2000, 7000]
683         # we weight it according
684         expect1 = [float(b) * 0.6 for b in raw_buckets1]
685         expect2 = [float(b) * 0.4 for b in raw_buckets1]
686         for e in range(0, len(expect2)):
687             expect2[e] += raw_buckets2[e]
688         self.A(time_ms1 == 0    and self.is_close(h1, expect1))
689         self.A(time_ms2 == 5000 and self.is_close(h2, expect2))
690
691     # what to expect if histogram buckets are all equal
692     def test_e1_get_pctiles_flat_histo(self):
693         with open(self.fn, 'w') as f:
694             buckets = [ 100 for j in range(0, 128) ]
695             f.write('9000, 1, 4096, %s\n' % ', '.join([str(b) for b in buckets]))
696         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, 128, None)
697         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 9000)
698         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, 128, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
699         time_intervals = time_ranges(4, 32)
700         # since buckets are all equal, then median is halfway through time_intervals
701         # and max latency interval is at end of time_intervals
702         self.A(time_intervals[64][1] == 0.066 and time_intervals[127][1] == 0.256)
703         pctiles_wanted = [ 0, 50, 100 ]
704         pct_vs_time = []
705         for (time_ms, histo) in aligned_log:
706             pct_vs_time.append(get_pctiles(histo, pctiles_wanted, time_intervals))
707         self.A(pct_vs_time[0] == None)  # no I/O in this time interval
708         expected_pctiles = { 0:0.000, 50:0.064, 100:0.256 }
709         self.A(pct_vs_time[1] == expected_pctiles)
710
711     # what to expect if just the highest histogram bucket is used
712     def test_e2_get_pctiles_highest_pct(self):
713         fio_v3_bucket_count = 29 * 64
714         with open(self.fn, 'w') as f:
715             # make a empty fio v3 histogram
716             buckets = [ 0 for j in range(0, fio_v3_bucket_count) ]
717             # add one I/O request to last bucket
718             buckets[-1] = 1
719             f.write('9000, 1, 4096, %s\n' % ', '.join([str(b) for b in buckets]))
720         (raw_histo_log, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms) = parse_hist_file(self.fn, fio_v3_bucket_count, None)
721         self.A(min_timestamp_ms == 0 and max_timestamp_ms == 9000)
722         aligned_log = align_histo_log(raw_histo_log, 5, fio_v3_bucket_count, min_timestamp_ms, max_timestamp_ms)
723         (time_ms, histo) = aligned_log[1]
724         time_intervals = time_ranges(29, 64)
725         expected_pctiles = { 100.0:(64*(1<<28))/1000.0 }
726         pct = get_pctiles( histo, [ 100.0 ], time_intervals )
727         self.A(pct == expected_pctiles)
728
729 # we are using this module as a standalone program
730
731 if __name__ == '__main__':
732     if os.getenv('UNITTEST'):
733         sys.exit(unittest2.main())
734     else:
735         compute_percentiles_from_logs()
736