mmap-perf/mmapPerf.cpp

   1 #include <string>
   2 #include <cstring>
   3 #include <cstdlib>
   4 #include <cstdio>
   5 #include <iostream>
   6 #include <vector>
   7 #include <tuple>
   8
   9 #include <unistd.h>
  10 #include <sys/stat.h>
  11 #include <fcntl.h>
  12 #include <sys/mman.h>
  13
  14 using namespace std;
  15 static const size_t pageSize = 4096;
  16
  17 class Fd {
  18     int m_fd = -1;
  19 public:
  20     int get() { return m_fd; }
  21     void set(int fd) { m_fd = fd; }
  22     Fd() {}
  23     Fd(int fd) : m_fd{fd} {}
  24     ~Fd() {
  25         if (m_fd >= 0)
  26             close(m_fd);
  27     }
  28 };
  29
  30 int dummy = 0;
  31
  32 void fillPageJunk(void *ptr)
  33 {
  34     uint64_t seed = (unsigned long long)rand() | ((unsigned long long)rand() << 32);
  35     uint64_t *target = (uint64_t*)ptr;
  36     for (int i = 0; i < pageSize / sizeof(uint64_t); i++) {
  37         *target = seed ^ (uint64_t)(uintptr_t)target;
  38         seed = (seed << 1) | ((seed >> 63) & 1);
  39         target++;
  40     }
  41 }
  42
  43 class FileMap {
  44     string m_name;
  45     size_t m_size;
  46     void *m_ptr = nullptr;
  47     Fd m_fileFd;
  48 public:
  49     enum Hint {
  50        FILE_MAP_HINT_NONE,
  51        FILE_MAP_HINT_RAND,
  52        FILE_MAP_HINT_LINEAR,
  53     };
  54     FileMap(const string &name, size_t size, Hint hint = FILE_MAP_HINT_NONE) : m_name{name}, m_size{size} {
  55         int fd = open(name.c_str(), O_CREAT | O_RDWR, S_IRWXU);
  56         if (fd < 0) {
  57             cerr << "open failed: " << fd << endl;
  58             return;
  59         }
  60         m_fileFd.set(fd);
  61         fallocate(m_fileFd.get(), 0, 0, size);
  62         unlink(name.c_str());
  63         m_ptr = mmap(nullptr, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, m_fileFd.get(), 0);
  64         if ((int)(uintptr_t)m_ptr == -1) {
  65             cerr << "mmap failed: " << (int)(uintptr_t)m_ptr << endl;
  66             m_ptr = nullptr;
  67             return;
  68         }
  69         switch (hint) {
  70         case FILE_MAP_HINT_NONE: break;
  71         case FILE_MAP_HINT_RAND:
  72             madvise(m_ptr, m_size, MADV_RANDOM);
  73             break;
  74         case FILE_MAP_HINT_LINEAR:
  75             madvise(m_ptr, m_size, MADV_SEQUENTIAL);
  76             break;
  77         }
  78         for (int i = 0; i < m_size / pageSize; i++) {
  79             uint8_t *targetPtr = (uint8_t*)m_ptr + 4096ull * i;
  80             fillPageJunk(targetPtr);
  81         }
  82     }
  83     void benchRandom(bool write) {
  84         size_t pagesTotal = m_size / pageSize;
  85         size_t pagesToHit = pagesTotal / 128;
  86         uint64_t nsTotal = 0;
  87
  88         chrono::time_point<chrono::high_resolution_clock> start, end;
  89         start = chrono::high_resolution_clock::now();
  90         for (int j = 0; j < pagesToHit; j++) {
  91             int targetPage = rand() % pagesTotal;
  92             uint8_t *targetPtr = (uint8_t*)m_ptr + 4096ull * targetPage;
  93             if (write) {
  94                 *targetPtr = dummy;
  95             }
  96             else {
  97                 dummy += *targetPtr;
  98             }
  99         }
 100         end = chrono::high_resolution_clock::now();
 101         nsTotal += chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(end - start).count();
 102         //cout << "random: " << nsTotal / 1000.0 / (pagesToHit) << "us/page" << endl;
 103         cout << "random " << (write ? "write" : "read") << ": " << ((4096.0 * pagesToHit) / (1 << 20)) / (nsTotal / 1.0E9) << "MB/s" << endl;
 104     }
 105     void benchLinear(bool write) {
 106         int pagesTotal = m_size / pageSize;
 107         int iterations = 4;
 108         uint64_t nsTotal = 0;
 109
 110         chrono::time_point<chrono::high_resolution_clock> start, end;
 111         start = chrono::high_resolution_clock::now();
 112         for (int i = 0; i < iterations; i++) {
 113             for (int j = 0; j < pagesTotal; j++) {
 114                 uint8_t *targetPtr = (uint8_t*)m_ptr + 4096ull * j;
 115                 if (write) {
 116                     *targetPtr = dummy;
 117                 }
 118                 else {
 119                     dummy += *targetPtr;
 120                 }
 121             }
 122         }
 123         end = chrono::high_resolution_clock::now();
 124         nsTotal += chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(end - start).count();
 125         //cout << "linear: " << nsTotal / 1000.0 / (pagesTotal * iterations) << "us/page" << endl;
 126         cout << "linear " << (write ? "write" : "read") << ": " << ((4096.0 * pagesTotal * iterations) / (1 << 20)) / (nsTotal / 1.0E9 ) << "MB/s" << endl;
 127     }
 128     void dropCache() {
 129         int ret1 = msync(m_ptr, m_size, MS_SYNC | MS_INVALIDATE);
 130         madvise(m_ptr, m_size, MADV_DONTNEED);
 131         (void)ret1;
 132     }
 133     ~FileMap() {
 134         if (m_ptr)
 135             munmap(m_ptr, m_size);
 136     }
 137
 138 };
 139
 140 int main(int argc, char *argv[])
 141 {
 142     (void)argc;
 143     (void)argv;
 144     srand(0);
 145
 146     {
 147         FileMap file{"/data/local/tmp/mmap_test", 16000 * (1ull << 20)};
 148         file.benchRandom(false);
 149     }
 150     {
 151         FileMap file{"/data/local/tmp/mmap_test", 16000 * (1ull << 20)};
 152         file.benchLinear(false);
 153     }
 154     {
 155         FileMap file{"/data/local/tmp/mmap_test", 16000 * (1ull << 20)};
 156         file.benchRandom(true);
 157     }
 158     {
 159         FileMap file{"/data/local/tmp/mmap_test", 16000 * (1ull << 20)};
 160         file.benchLinear(true);
 161     }
 162     return 0;
 163 }