chiark / gitweb /
b1ad085e29a36ec570da2064d2c51b2d201fa677
[stressapptest] / src / sat.h
1 // Copyright 2006 Google Inc. All Rights Reserved.
2
3 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
4 // you may not use this file except in compliance with the License.
5 // You may obtain a copy of the License at
6
7 //      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
8
9 // Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
10 // distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
11 // WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
12 // See the License for the specific language governing permissions and
13 // limitations under the License.
14
15 // sat.h : sat stress test object interface and data structures
16
17 #ifndef STRESSAPPTEST_SAT_H_
18 #define STRESSAPPTEST_SAT_H_
19
20 #include <signal.h>
21
22 #include <map>
23 #include <string>
24 #include <vector>
25
26 // This file must work with autoconf on its public version,
27 // so these includes are correct.
28 #include "finelock_queue.h"
29 #include "queue.h"
30 #include "sattypes.h"
31 #include "worker.h"
32 #include "os.h"
33
34 // SAT stress test class.
35 class Sat {
36  public:
37   // Enum for page queue implementation switch.
38   enum PageQueueType { SAT_ONELOCK, SAT_FINELOCK };
39
40   Sat();
41   virtual ~Sat();
42
43   // Read configuration from arguments. Called first.
44   bool ParseArgs(int argc, char **argv);
45   virtual bool CheckGoogleSpecificArgs(int argc, char **argv, int *i);
46   // Initialize data structures, subclasses, and resources,
47   // based on command line args.
48   // Called after ParseArgs().
49   bool Initialize();
50
51   // Execute the test. Initialize() and ParseArgs() must be called first.
52   // This must be called from a single-threaded program.
53   bool Run();
54
55   // Pretty print result summary.
56   // Called after Run().
57   // Return value is success or failure of the SAT run, *not* of this function!
58   bool PrintResults();
59
60   // Pretty print version info.
61   bool PrintVersion();
62
63   // Pretty print help.
64   virtual void PrintHelp();
65
66   // Clean up allocations and resources.
67   // Called last.
68   bool Cleanup();
69
70   // Abort Run().  Only for use by Run()-installed signal handlers.
71   void Break() { user_break_ = true; }
72
73   // Fetch and return empty and full pages into the empty and full pools.
74   bool GetValid(struct page_entry *pe);
75   bool PutValid(struct page_entry *pe);
76   bool GetEmpty(struct page_entry *pe);
77   bool PutEmpty(struct page_entry *pe);
78
79   bool GetValid(struct page_entry *pe, int32 tag);
80   bool GetEmpty(struct page_entry *pe, int32 tag);
81
82   // Accessor functions.
83   int verbosity() const { return verbosity_; }
84   int logfile() const { return logfile_; }
85   int page_length() const { return page_length_; }
86   int disk_pages() const { return disk_pages_; }
87   int strict() const { return strict_; }
88   int tag_mode() const { return tag_mode_; }
89   int status() const { return statuscount_; }
90   void bad_status() { statuscount_++; }
91   int errors() const { return errorcount_; }
92   int warm() const { return warm_; }
93   bool stop_on_error() const { return stop_on_error_; }
94   int32 region_mask() const { return region_mask_; }
95   // Semi-accessor to find the "nth" region to avoid replicated bit searching..
96   int32 region_find(int32 num) const {
97     for (int i = 0; i < 32; i++) {
98       if ((1 << i) & region_mask_) {
99         if (num == 0)
100           return i;
101         num--;
102       }
103     }
104     return 0;
105   }
106
107   // Causes false errors for unittesting.
108   // Setting to "true" causes errors to be injected.
109   void set_error_injection(bool errors) { error_injection_ = errors; }
110   bool error_injection() const { return error_injection_; }
111
112  protected:
113   // Opens log file for writing. Returns 0 on failure.
114   bool InitializeLogfile();
115   // Checks for supported environment. Returns 0 on failure.
116   bool CheckEnvironment();
117   // Allocates size_ bytes of test memory.
118   bool AllocateMemory();
119   // Initializes datapattern reference structures.
120   bool InitializePatterns();
121   // Initializes test memory with datapatterns.
122   bool InitializePages();
123
124   // Start up worker threads.
125   virtual void InitializeThreads();
126   // Spawn worker threads.
127   void SpawnThreads();
128   // Reap worker threads.
129   void JoinThreads();
130   // Run bandwidth and error analysis.
131   virtual void RunAnalysis();
132   // Delete worker threads.
133   void DeleteThreads();
134
135   // Return the number of cpus in the system.
136   int CpuCount();
137
138   // Collect error counts from threads.
139   int64 GetTotalErrorCount();
140
141   // Command line arguments.
142   string cmdline_;
143
144   // Memory and test configuration.
145   int runtime_seconds_;               // Seconds to run.
146   int page_length_;                   // Length of each memory block.
147   int64 pages_;                       // Number of memory blocks.
148   int64 size_;                        // Size of memory tested, in bytes.
149   int64 size_mb_;                     // Size of memory tested, in MB.
150   int64 freepages_;                   // How many invalid pages we need.
151   int disk_pages_;                    // Number of pages per temp file.
152   uint64 paddr_base_;                 // Physical address base.
153
154   // Control flags.
155   volatile sig_atomic_t user_break_;  // User has signalled early exit.  Used as
156                                       // a boolean.
157   int verbosity_;                     // How much to print.
158   int strict_;                        // Check results per transaction.
159   int warm_;                          // FPU warms CPU while coying.
160   int address_mode_;                  // 32 or 64 bit binary.
161   bool stop_on_error_;                // Exit immendiately on any error.
162   bool findfiles_;                    // Autodetect tempfile locations.
163
164   bool error_injection_;              // Simulate errors, for unittests.
165   bool crazy_error_injection_;        // Simulate lots of errors.
166   int64 max_errorcount_;              // Number of errors before forced exit.
167   int run_on_anything_;               // Ignore unknown machine ereor.
168   int use_logfile_;                   // Log to a file.
169   char logfilename_[255];             // Name of file to log to.
170   int logfile_;                       // File handle to log to.
171
172   // Disk thread options.
173   int read_block_size_;               // Size of block to read from disk.
174   int write_block_size_;              // Size of block to write to disk.
175   int64 segment_size_;                // Size of segment to split disk into.
176   int cache_size_;                    // Size of disk cache.
177   int blocks_per_segment_;            // Number of blocks to test per segment.
178   int read_threshold_;                // Maximum time (in us) a read should take
179                                       // before warning of a slow read.
180   int write_threshold_;               // Maximum time (in us) a write should
181                                       // take before warning of a slow write.
182   int non_destructive_;               // Whether to use non-destructive mode for
183                                       // the disk test.
184
185   // Generic Options.
186   int monitor_mode_;                  // Switch for monitor-only mode SAT.
187                                       // This switch trumps most of the other
188                                       // argument, as SAT will only run error
189                                       // polling threads.
190   int tag_mode_;                      // Do tagging of memory and strict
191                                       // checking for misplaced cachelines.
192
193   bool do_page_map_;                  // Should we print a list of used pages?
194   unsigned char *page_bitmap_;        // Store bitmap of physical pages seen.
195   uint64 page_bitmap_size_;           // Length of physical memory represented.
196
197   // Cpu Cache Coherency Options.
198   bool cc_test_;                      // Flag to decide whether to start the
199                                       // cache coherency threads.
200   int cc_cacheline_count_;            // Number of cache line size structures.
201   int cc_inc_count_;                  // Number of times to increment the shared
202                                       // cache lines structure members.
203
204   // Thread control.
205   int file_threads_;                  // Threads of file IO.
206   int net_threads_;                   // Threads of network IO.
207   int listen_threads_;                // Threads for network IO to connect.
208   int memory_threads_;                // Threads of memcpy.
209   int invert_threads_;                // Threads of invert.
210   int fill_threads_;                  // Threads of memset.
211   int check_threads_;                 // Threads of strcmp.
212   int cpu_stress_threads_;            // Threads of CPU stress workload.
213   int disk_threads_;                  // Threads of disk test.
214   int random_threads_;                // Number of random disk threads.
215   int total_threads_;                 // Total threads used.
216   bool error_poll_;                   // Poll for system errors.
217
218   // Resources.
219   cc_cacheline_data *cc_cacheline_data_;  // The cache line sized datastructure
220                                           // used by the ccache threads
221                                           // (in worker.h).
222   vector<string> filename_;           // Filenames for file IO.
223   vector<string> ipaddrs_;            // Addresses for network IO.
224   vector<string> diskfilename_;       // Filename for disk IO device.
225   // Block table for IO device.
226   vector<DiskBlockTable*> blocktables_;
227
228   int32 region_mask_;                 // Bitmask of available NUMA regions.
229   int32 region_count_;                // Count of available NUMA regions.
230   int32 region_[32];                  // Pagecount per region.
231   int region_mode_;                   // What to do with NUMA hints?
232   static const int kLocalNuma = 1;    // Target local memory.
233   static const int kRemoteNuma = 2;   // Target remote memory.
234
235   // Results.
236   int64 errorcount_;                  // Total hardware incidents seen.
237   int statuscount_;                   // Total test errors seen.
238
239   // Thread type constants and types
240   enum ThreadType {
241     kMemoryType = 0,
242     kFileIOType = 1,
243     kNetIOType = 2,
244     kNetSlaveType = 3,
245     kCheckType = 4,
246     kInvertType = 5,
247     kDiskType = 6,
248     kRandomDiskType = 7,
249     kCPUType = 8,
250     kErrorType = 9,
251     kCCType = 10
252   };
253
254   // Helper functions.
255   virtual void AcquireWorkerLock();
256   virtual void ReleaseWorkerLock();
257   pthread_mutex_t worker_lock_;  // Lock access to the worker thread structure.
258   typedef vector<WorkerThread*> WorkerVector;
259   typedef map<int, WorkerVector*> WorkerMap;
260   // Contains all worker threads.
261   WorkerMap workers_map_;
262   // Delay between power spikes.
263   time_t pause_delay_;
264   // The duration of each pause (for power spikes).
265   time_t pause_duration_;
266   // For the workers we pause and resume to create power spikes.
267   WorkerStatus power_spike_status_;
268   // For the workers we never pause.
269   WorkerStatus continuous_status_;
270
271   class OsLayer *os_;                   // Os abstraction: put hacks here.
272   class PatternList *patternlist_;      // Access to global data patterns.
273
274   // RunAnalysis methods
275   void AnalysisAllStats();              // Summary of all runs.
276   void MemoryStats();
277   void FileStats();
278   void NetStats();
279   void CheckStats();
280   void InvertStats();
281   void DiskStats();
282
283   void QueueStats();
284
285   // Physical page use reporting.
286   void AddrMapInit();
287   void AddrMapUpdate(struct page_entry *pe);
288   void AddrMapPrint();
289
290   // additional memory data from google-specific tests.
291   virtual void GoogleMemoryStats(float *memcopy_data,
292                                  float *memcopy_bandwidth);
293
294   virtual void GoogleOsOptions(std::map<std::string, std::string> *options);
295
296   // Page queues, only one of (valid_+empty_) or (finelock_q_) will be used
297   // at a time. A commandline switch controls which queue implementation will
298   // be used.
299   class PageEntryQueue *valid_;        // Page queue structure, valid pages.
300   class PageEntryQueue *empty_;        // Page queue structure, free pages.
301   class FineLockPEQueue *finelock_q_;  // Page queue with fine-grain locks
302   Sat::PageQueueType pe_q_implementation_;   // Queue implementation switch
303
304   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(Sat);
305 };
306
307 Sat *SatFactory();
308
309 #endif  // STRESSAPPTEST_SAT_H_