Initial revision
[kopensolaris-gnu/glibc.git] / nptl / sockperf.c
1 #define _GNU_SOURCE
2 #include <argp.h>
3 #include <complex.h>
4 #include <errno.h>
5 #include <error.h>
6 #include <fcntl.h>
7 #include <gd.h>
8 #include <inttypes.h>
9 #include <pthread.h>
10 #include <signal.h>
11 #include <stdbool.h>
12 #include <stddef.h>
13 #include <stdio.h>
14 #include <stdlib.h>
15 #include <string.h>
16 #include <time.h>
17 #include <unistd.h>
18 #include <sys/param.h>
19 #include <sys/poll.h>
20 #include <sys/socket.h>
21 #include <sys/un.h>
22
23
24 #define size_x 320
25 #define size_y 240
26
27
28 #define PATH "/tmp/s.sockperf"
29
30
31 struct thread_param
32 {
33   unsigned int from;
34   unsigned int to;
35   unsigned int nserv;
36 };
37
38 struct coord
39 {
40   unsigned int x;
41   unsigned int y;
42   complex double z;
43 };
44
45
46 /* We use 64bit values for the times.  */
47 typedef unsigned long long int hp_timing_t;
48
49
50 static unsigned int nclients = 2;
51 static unsigned int nservers = 2;
52
53 static bool timing;
54 static int points;
55
56
57 static complex double top_left = -0.7 + 0.2i;
58 static complex double bottom_right = -0.5 - 0.0i;
59
60
61 static int colors[256];
62 static gdImagePtr image;
63 static pthread_mutex_t image_lock;
64
65 static int sock;
66
67
68 static void *
69 client (void *arg)
70 {
71   struct thread_param *param = arg;
72   unsigned int cnt;
73   unsigned int nserv = param->nserv;
74   int clisock[nserv];
75   struct pollfd servpoll[nserv];
76   struct sockaddr_un servaddr;
77   socklen_t servlen;
78   struct coord c;
79
80   bool new_coord (void)
81     {
82       if (cnt >= param->to)
83         return false;
84
85       unsigned int row = cnt / size_x;
86       unsigned int col = cnt % size_x;
87
88       c.x = col;
89       c.y = row;
90       c.z = (top_left
91              + ((col
92                  * (creal (bottom_right) - creal (top_left))) / size_x)
93              + (_Complex_I * (row * (cimag (bottom_right) - cimag (top_left)))
94                 / size_y));
95
96       ++cnt;
97
98       return true;
99     }
100
101
102   for (cnt = 0; cnt < nserv; ++cnt)
103     {
104       servpoll[cnt].fd = socket (AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
105       if (clisock < 0)
106         {
107           puts ("cannot create socket in client");
108           return NULL;
109         }
110
111       memset (&servaddr, '\0', sizeof (servaddr));
112       servaddr.sun_family = AF_UNIX;
113       strncpy (servaddr.sun_path, PATH, sizeof (servaddr.sun_path));
114       servlen = offsetof (struct sockaddr_un, sun_path) + strlen (PATH) + 1;
115
116
117       int err;
118       while (1)
119         {
120           err = TEMP_FAILURE_RETRY (connect (servpoll[cnt].fd, &servaddr,
121                                              servlen));
122           if (err != -1 || errno != ECONNREFUSED)
123             break;
124
125           pthread_yield ();
126         }
127
128       if (err == -1)
129         {
130           printf ("cannot connect: %m (%d)\n", errno);
131           exit (1);
132         }
133
134       servpoll[cnt].events = POLLOUT;
135       servpoll[cnt].revents = 0;
136     }
137
138   cnt = param->from;
139
140   new_coord ();
141   bool z_valid = true;
142
143   while (1)
144     {
145       int i;
146       int n = poll (servpoll, nserv, -1);
147       if (n == -1)
148         {
149           puts ("poll returned error");
150           break;
151         }
152
153       bool cont = false;
154       for (i = 0; i < nserv && n > 0; ++i)
155         if (servpoll[i].revents != 0)
156           {
157             if (servpoll[i].revents == POLLIN)
158               {
159                 unsigned int vals[3];
160                 if (TEMP_FAILURE_RETRY (read (servpoll[i].fd, &vals,
161                                               sizeof (vals)))
162                     != sizeof (vals))
163                   {
164                     puts ("read error in client");
165                     return NULL;
166                   }
167
168                 pthread_mutex_lock (&image_lock);
169
170                 gdImageSetPixel (image, vals[0], vals[1], vals[2]);
171                 ++points;
172
173                 pthread_mutex_unlock (&image_lock);
174
175                 servpoll[i].events = POLLOUT;
176               }
177             else
178               {
179                 if (servpoll[i].revents != POLLOUT)
180                   printf ("revents: %hd != POLLOUT ???\n",
181                           servpoll[i].revents);
182
183                 if (z_valid)
184                   {
185                     if (TEMP_FAILURE_RETRY (write (servpoll[i].fd, &c,
186                                                    sizeof (c))) != sizeof (c))
187                       {
188                         puts ("write error in client");
189                         return NULL;
190                       }
191                     cont = true;
192                     servpoll[i].events = POLLIN;
193
194                     z_valid = new_coord ();
195                     if (! z_valid)
196                       /* No more to do.  Clear the event fields.  */
197                       for (i = 0; i < nserv; ++i)
198                         if (servpoll[i].events == POLLOUT)
199                           servpoll[i].events = servpoll[i].revents = 0;
200                   }
201                 else
202                   servpoll[i].events = servpoll[i].revents = 0;
203               }
204
205             --n;
206           }
207         else if (servpoll[i].events != 0)
208           cont = true;
209
210       if (! cont && ! z_valid)
211         break;
212     }
213
214   c.x = 0xffffffff;
215   c.y = 0xffffffff;
216   for (cnt = 0; cnt < nserv; ++cnt)
217     {
218       TEMP_FAILURE_RETRY (write (servpoll[cnt].fd, &c, sizeof (c)));
219       close (servpoll[cnt].fd);
220     }
221
222   return NULL;
223 }
224
225
226 static void *
227 server (void *arg)
228 {
229   struct sockaddr_un cliaddr;
230   socklen_t clilen;
231   int clisock = TEMP_FAILURE_RETRY (accept (sock, &cliaddr, &clilen));
232
233   if (clisock == -1)
234     {
235       puts ("accept failed");
236       return NULL;
237     }
238
239   while (1)
240     {
241       struct coord c;
242
243       if (TEMP_FAILURE_RETRY (read (clisock, &c, sizeof (c))) != sizeof (c))
244         {
245           printf ("server read failed: %m (%d)\n", errno);
246           break;
247         }
248
249       if (c.x == 0xffffffff && c.y == 0xffffffff)
250         break;
251
252       unsigned int rnds = 0;
253       complex double z = c.z;
254       while (cabs (z) < 4.0)
255         {
256           z = z * z - 1;
257           if (++rnds == 255)
258             break;
259         }
260
261       unsigned int vals[3] = { c.x, c.y, rnds };
262       if (TEMP_FAILURE_RETRY (write (clisock, vals, sizeof (vals)))
263           != sizeof (vals))
264         {
265           puts ("server write error");
266           return NULL;
267         }
268     }
269
270   close (clisock);
271
272   return NULL;
273 }
274
275
276 static const char *outfilename = "test.png";
277
278
279 static const struct argp_option options[] =
280   {
281     { "clients", 'c', "NUMBER", 0, "Number of client threads" },
282     { "servers", 's', "NUMBER", 0, "Number of server threads per client" },
283     { "timing", 'T', NULL, 0,
284       "Measure time from startup to the last thread finishing" },
285     { NULL, 0, NULL, 0, NULL }
286   };
287
288 /* Prototype for option handler.  */
289 static error_t parse_opt (int key, char *arg, struct argp_state *state);
290
291 /* Data structure to communicate with argp functions.  */
292 static struct argp argp =
293 {
294   options, parse_opt
295 };
296
297
298 int
299 main (int argc, char *argv[])
300 {
301   int cnt;
302   FILE *outfile;
303   struct sockaddr_un servaddr;
304   socklen_t servlen;
305   int remaining;
306
307   /* Parse and process arguments.  */
308   argp_parse (&argp, argc, argv, 0, &remaining, NULL);
309
310
311   pthread_t servth[nservers * nclients];
312   pthread_t clntth[nclients];
313   struct thread_param clntparam[nclients];
314
315
316   image = gdImageCreate (size_x, size_y);
317   if (image == NULL)
318     {
319       puts ("gdImageCreate failed");
320       return 1;
321     }
322
323   for (cnt = 0; cnt < 255; ++cnt)
324     colors[cnt] = gdImageColorAllocate (image, 256 - cnt, 256 - cnt,
325                                         256 - cnt);
326   /* Black.  */
327   colors[cnt] = gdImageColorAllocate (image, 0, 0, 0);
328
329
330   sock = socket (AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
331   if (sock < 0)
332     error (EXIT_FAILURE, errno, "cannot create socket");
333
334   memset (&servaddr, '\0', sizeof (servaddr));
335   servaddr.sun_family = AF_UNIX;
336   strncpy (servaddr.sun_path, PATH, sizeof (servaddr.sun_path));
337   servlen = offsetof (struct sockaddr_un, sun_path) + strlen (PATH) + 1;
338
339   if (bind (sock, &servaddr, servlen) == -1)
340     error (EXIT_FAILURE, errno, "bind failed");
341
342   listen (sock, SOMAXCONN);
343
344   pthread_mutex_init (&image_lock, NULL);
345
346
347   struct sigaction sa;
348   sa.sa_handler = SIG_IGN;
349   sigemptyset (&sa.sa_mask);
350   sa.sa_flags = 0;
351
352   clockid_t cl;
353   struct timespec start_time;
354   if (timing)
355     {
356       if (clock_getcpuclockid (0, &cl) != 0
357           || clock_gettime (cl, &start_time) != 0)
358         timing = false;
359     }
360
361   /* Start the servers.  */
362   for (cnt = 0; cnt < nservers * nclients; ++cnt)
363     {
364       if (pthread_create (&servth[cnt], NULL, server, NULL) != 0)
365         {
366           puts ("pthread_create for server failed");
367           exit (1);
368         }
369     }
370
371   for (cnt = 0; cnt < nclients; ++cnt)
372     {
373       clntparam[cnt].from = cnt * (size_x * size_y) / nclients;
374       clntparam[cnt].to = MIN ((cnt + 1) * (size_x * size_y) / nclients,
375                                size_x * size_y);
376       clntparam[cnt].nserv = nservers;
377
378       if (pthread_create (&clntth[cnt], NULL, client, &clntparam[cnt]) != 0)
379         {
380           puts ("pthread_create for client failed");
381           exit (1);
382         }
383     }
384
385
386   /* Wait for the clients.  */
387   for (cnt = 0; cnt < nclients; ++cnt)
388     if (pthread_join (clntth[cnt], NULL) != 0)
389       {
390         puts ("client pthread_join failed");
391         exit (1);
392       }
393
394   /* Wait for the servers.  */
395   for (cnt = 0; cnt < nclients * nservers; ++cnt)
396     if (pthread_join (servth[cnt], NULL) != 0)
397       {
398         puts ("server pthread_join failed");
399         exit (1);
400       }
401
402
403   if (timing)
404     {
405       struct timespec end_time;
406
407       if (clock_gettime (cl, &end_time) == 0)
408         {
409           end_time.tv_sec -= start_time.tv_sec;
410           end_time.tv_nsec -= start_time.tv_nsec;
411           if (end_time.tv_nsec < 0)
412             {
413               end_time.tv_nsec += 1000000000;
414               --end_time.tv_sec;
415             }
416
417           printf ("\nRuntime: %lu.%09lu seconds\n%d points computed\n",
418                   (unsigned long int) end_time.tv_sec,
419                   (unsigned long int) end_time.tv_nsec,
420                   points);
421         }
422     }
423
424
425   outfile = fopen (outfilename, "w");
426   if (outfile == NULL)
427     error (EXIT_FAILURE, errno, "cannot open output file '%s'", outfilename);
428
429   gdImagePng (image, outfile);
430
431   fclose (outfile);
432
433   unlink (PATH);
434
435   return 0;
436 }
437
438
439 /* Handle program arguments.  */
440 static error_t
441 parse_opt (int key, char *arg, struct argp_state *state)
442 {
443   switch (key)
444     {
445     case 'c':
446       nclients = strtoul (arg, NULL, 0);
447       break;
448
449     case 's':
450       nservers = strtoul (arg, NULL, 0);
451       break;
452
453     case 'T':
454       timing = true;
455       break;
456
457     default:
458       return ARGP_ERR_UNKNOWN;
459     }
460
461   return 0;
462 }
463
464
465 static hp_timing_t
466 get_clockfreq (void)
467 {
468   /* We read the information from the /proc filesystem.  It contains at
469      least one line like
470         cpu MHz         : 497.840237
471      or also
472         cpu MHz         : 497.841
473      We search for this line and convert the number in an integer.  */
474   static hp_timing_t result;
475   int fd;
476
477   /* If this function was called before, we know the result.  */
478   if (result != 0)
479     return result;
480
481   fd = open ("/proc/cpuinfo", O_RDONLY);
482   if (__builtin_expect (fd != -1, 1))
483     {
484       /* XXX AFAIK the /proc filesystem can generate "files" only up
485          to a size of 4096 bytes.  */
486       char buf[4096];
487       ssize_t n;
488
489       n = read (fd, buf, sizeof buf);
490       if (__builtin_expect (n, 1) > 0)
491         {
492           char *mhz = memmem (buf, n, "cpu MHz", 7);
493
494           if (__builtin_expect (mhz != NULL, 1))
495             {
496               char *endp = buf + n;
497               int seen_decpoint = 0;
498               int ndigits = 0;
499
500               /* Search for the beginning of the string.  */
501               while (mhz < endp && (*mhz < '0' || *mhz > '9') && *mhz != '\n')
502                 ++mhz;
503
504               while (mhz < endp && *mhz != '\n')
505                 {
506                   if (*mhz >= '0' && *mhz <= '9')
507                     {
508                       result *= 10;
509                       result += *mhz - '0';
510                       if (seen_decpoint)
511                         ++ndigits;
512                     }
513                   else if (*mhz == '.')
514                     seen_decpoint = 1;
515
516                   ++mhz;
517                 }
518
519               /* Compensate for missing digits at the end.  */
520               while (ndigits++ < 6)
521                 result *= 10;
522             }
523         }
524
525       close (fd);
526     }
527
528   return result;
529 }
530
531
532 int
533 clock_getcpuclockid (pid_t pid, clockid_t *clock_id)
534 {
535   /* We don't allow any process ID but our own.  */
536   if (pid != 0 && pid != getpid ())
537     return EPERM;
538
539 #ifdef CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID
540   /* Store the number.  */
541   *clock_id = CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID;
542
543   return 0;
544 #else
545   /* We don't have a timer for that.  */
546   return ENOENT;
547 #endif
548 }
549
550
551 #define HP_TIMING_NOW(Var)      __asm__ __volatile__ ("rdtsc" : "=A" (Var))
552
553 /* Get current value of CLOCK and store it in TP.  */
554 int
555 clock_gettime (clockid_t clock_id, struct timespec *tp)
556 {
557   int retval = -1;
558
559   switch (clock_id)
560     {
561     case CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID:
562       {
563
564         static hp_timing_t freq;
565         hp_timing_t tsc;
566
567         /* Get the current counter.  */
568         HP_TIMING_NOW (tsc);
569
570         if (freq == 0)
571           {
572             freq = get_clockfreq ();
573             if (freq == 0)
574               return EINVAL;
575           }
576
577         /* Compute the seconds.  */
578         tp->tv_sec = tsc / freq;
579
580         /* And the nanoseconds.  This computation should be stable until
581            we get machines with about 16GHz frequency.  */
582         tp->tv_nsec = ((tsc % freq) * UINT64_C (1000000000)) / freq;
583
584         retval = 0;
585       }
586     break;
587
588     default:
589       errno = EINVAL;
590       break;
591     }
592
593   return retval;
594 }