tests/ext4/rand_emmc_perf.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2010 The Android Open Source Project
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 /* A simple test of emmc random read and write performance.  When testing write
  18  * performance, try it twice, once with O_SYNC compiled in, and once with it commented
  19  * out.  Without O_SYNC, the close(2) blocks until all the dirty buffers are written
  20  * out, but the numbers tend to be higher.
  21  */
  22
  23 #define _LARGEFILE64_SOURCE
  24 #include <string.h>
  25 #include <stdio.h>
  26 #include <sys/types.h>
  27 #include <sys/stat.h>
  28 #include <fcntl.h>
  29 #include <sys/time.h>
  30 #include <stdlib.h>
  31 #include <unistd.h>
  32 #include <math.h>
  33
  34 #define TST_BLK_SIZE 4096
  35 /* Number of seconds to run the test */
  36 #define TEST_LEN 10
  37
  38 struct stats {
  39     struct timeval start;
  40     struct timeval end;
  41     off64_t offset;
  42 };
  43
  44 static void usage(void) {
  45         fprintf(stderr, "Usage: rand_emmc_perf [ -r | -w ] [-o] [-s count] [-f full_stats_filename] <size_in_mb> <block_dev>\n");
  46         exit(1);
  47 }
  48
  49 static void print_stats(struct stats *stats_buf, int stats_count,
  50                         char * full_stats_file)
  51 {
  52     int i;
  53     struct timeval t;
  54     struct timeval sum = { 0 };
  55     struct timeval max = { 0 };
  56     long long total_usecs;
  57     long long avg_usecs;
  58     long long max_usecs;
  59     long long variance = 0;;
  60     long long x;
  61     double sdev;
  62     FILE *full_stats = NULL;
  63
  64     if (full_stats_file) {
  65         full_stats = fopen(full_stats_file, "w");
  66         if (full_stats == NULL) {
  67             fprintf(stderr, "Cannot open full stats output file %s, ignoring\n",
  68                     full_stats_file);
  69         }
  70     }
  71
  72     for (i = 0; i < stats_count; i++) {
  73         timersub(&stats_buf[i].end, &stats_buf[i].start, &t);
  74         if (timercmp(&t, &max, >)) {
  75             max = t;
  76         }
  77         if (full_stats) {
  78             fprintf(full_stats, "%lld\n", (t.tv_sec * 1000000LL) + t.tv_usec);
  79         }
  80         timeradd(&sum, &t, &sum);
  81     }
  82
  83     if (full_stats) {
  84         fclose(full_stats);
  85     }
  86
  87     max_usecs = (max.tv_sec * 1000000LL) + max.tv_usec;
  88     total_usecs = (sum.tv_sec * 1000000LL) + sum.tv_usec;
  89     avg_usecs = total_usecs / stats_count;
  90     printf("average random %d byte iop time = %lld usecs\n",
  91            TST_BLK_SIZE, avg_usecs);
  92     printf("maximum random %d byte iop time = %lld usecs\n",
  93            TST_BLK_SIZE, max_usecs);
  94
  95     /* Now that we have the average (aka mean) go through the data
  96      * again and compute the standard deviation.
  97      * The formula is sqrt(sum_1_to_n((Xi - avg)^2)/n)
  98      */
  99     for (i = 0; i < stats_count; i++) {
 100         timersub(&stats_buf[i].end, &stats_buf[i].start, &t);  /* Xi */
 101         x = (t.tv_sec * 1000000LL) + t.tv_usec;                /* Convert to long long */
 102         x = x - avg_usecs;                                     /* Xi - avg */
 103         x = x * x;                                             /* (Xi - avg) ^ 2 */
 104         variance += x;                                         /* Summation */
 105     }
 106     sdev = sqrt((double)variance/(double)stats_count);
 107     printf("standard deviation of iops is %.2f\n", sdev);
 108 }
 109
 110 static void stats_test(int fd, int write_mode, off64_t max_blocks, int stats_count,
 111                        char *full_stats_file)
 112 {
 113     struct stats *stats_buf;
 114     char buf[TST_BLK_SIZE] = { 0 };
 115     int i;
 116
 117     stats_buf = malloc(stats_count * sizeof(struct stats));
 118     if (stats_buf == NULL) {
 119         fprintf(stderr, "Cannot allocate stats_buf\n");
 120         exit(1);
 121     }
 122
 123     for (i = 0; i < stats_count; i++) {
 124         gettimeofday(&stats_buf[i].start, NULL);
 125
 126         if (lseek64(fd, (rand() % max_blocks) * TST_BLK_SIZE, SEEK_SET) < 0) {
 127             fprintf(stderr, "lseek64 failed\n");
 128         }
 129
 130         if (write_mode) {
 131             if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
 132                 fprintf(stderr, "Short write\n");
 133             }
 134         } else {
 135             if (read(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
 136                 fprintf(stderr, "Short read\n");
 137             }
 138         }
 139
 140         gettimeofday(&stats_buf[i].end, NULL);
 141     }
 142
 143     print_stats(stats_buf, stats_count, full_stats_file);
 144 }
 145
 146 static void perf_test(int fd, int write_mode, off64_t max_blocks)
 147 {
 148     struct timeval start, end, res;
 149     char buf[TST_BLK_SIZE] = { 0 };
 150     long long iops = 0;
 151     int msecs;
 152
 153     res.tv_sec = 0;
 154     gettimeofday(&start, NULL);
 155     while (res.tv_sec < TEST_LEN) {
 156         if (lseek64(fd, (rand() % max_blocks) * TST_BLK_SIZE, SEEK_SET) < 0) {
 157             fprintf(stderr, "lseek64 failed\n");
 158         }
 159         if (write_mode) {
 160             if (write(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
 161                 fprintf(stderr, "Short write\n");
 162             }
 163         } else {
 164             if (read(fd, buf, sizeof(buf)) != sizeof(buf)) {
 165                 fprintf(stderr, "Short read\n");
 166             }
 167         }
 168         iops++;
 169         gettimeofday(&end, NULL);
 170         timersub(&end, &start, &res);
 171     }
 172     close(fd);
 173
 174     /* The close can take a while when in write_mode as buffers are flushed.
 175      * So get the time again. */
 176     gettimeofday(&end, NULL);
 177     timersub(&end, &start, &res);
 178
 179     msecs = (res.tv_sec * 1000) + (res.tv_usec / 1000);
 180     printf("%.0f %dbyte iops/sec\n", (float)iops * 1000 / msecs, TST_BLK_SIZE);
 181 }
 182
 183 int main(int argc, char *argv[])
 184 {
 185     int fd, fd2;
 186     int write_mode = 0;
 187     int o_sync = 0;
 188     int stats_mode = 0;
 189     int stats_count;
 190     char *full_stats_file = NULL;
 191     off64_t max_blocks;
 192     unsigned int seed;
 193     int c;
 194
 195     while ((c = getopt(argc, argv, "+rwos:f:")) != -1) {
 196         switch (c) {
 197           case '?':
 198           default:
 199             usage();
 200             break;
 201
 202           case 'r':
 203             /* Do nothing, read mode is the default */
 204             break;
 205
 206           case 'w':
 207             write_mode = 1;
 208             break;
 209
 210           case 'o':
 211             o_sync = O_SYNC;
 212             break;
 213
 214           case 's':
 215             stats_mode = 1;
 216             stats_count = atoi(optarg);
 217             break;
 218
 219           case 'f':
 220             full_stats_file = strdup(optarg);
 221             if (full_stats_file == NULL) {
 222                 fprintf(stderr, "Cannot get full stats filename\n");
 223             }
 224             break;
 225         }
 226     }
 227
 228     if (o_sync && !write_mode) {
 229         /* Can only specify o_sync in write mode.  Probably doesn't matter,
 230          * but clear o_sync if in read mode */
 231         o_sync = 0;
 232     }
 233
 234     if ((argc - optind) != 2) {
 235         usage();
 236     }
 237
 238     /* Size is given in megabytes, so compute the number of TST_BLK_SIZE blocks. */
 239     max_blocks = atoll(argv[optind]) * ((1024*1024) / TST_BLK_SIZE);
 240
 241     if ((fd = open(argv[optind + 1], O_RDWR | o_sync)) < 0) {
 242         fprintf(stderr, "Cannot open block device %s\n", argv[optind + 1]);
 243         exit(1);
 244     }
 245
 246     fd2 = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
 247     if (fd2 < 0) {
 248         fprintf(stderr, "Cannot open /dev/urandom\n");
 249     }
 250     if (read(fd2, &seed, sizeof(seed)) != sizeof(seed)) {
 251         fprintf(stderr, "Cannot read /dev/urandom\n");
 252     }
 253     close(fd2);
 254     srand(seed);
 255
 256     if (stats_mode) {
 257         stats_test(fd, write_mode, max_blocks, stats_count, full_stats_file);
 258     } else {
 259         perf_test(fd, write_mode, max_blocks);
 260     }
 261
 262     exit(0);
 263 }
 264