app/test/test_mempool_perf.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   All rights reserved.
   6  *
   7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
   9  *   are met:
  10  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include <string.h>
  35 #include <stdio.h>
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <stdint.h>
  38 #include <inttypes.h>
  39 #include <stdarg.h>
  40 #include <errno.h>
  41 #include <sys/queue.h>
  42
  43 #include <rte_common.h>
  44 #include <rte_log.h>
  45 #include <rte_debug.h>
  46 #include <rte_memory.h>
  47 #include <rte_memzone.h>
  48 #include <rte_launch.h>
  49 #include <rte_cycles.h>
  50 #include <rte_tailq.h>
  51 #include <rte_eal.h>
  52 #include <rte_per_lcore.h>
  53 #include <rte_lcore.h>
  54 #include <rte_atomic.h>
  55 #include <rte_branch_prediction.h>
  56 #include <rte_ring.h>
  57 #include <rte_mempool.h>
  58 #include <rte_spinlock.h>
  59 #include <rte_malloc.h>
  60
  61 #include "test.h"
  62
  63 /*
  64  * Mempool performance
  65  * =======
  66  *
  67  *    Each core get *n_keep* objects per bulk of *n_get_bulk*. Then,
  68  *    objects are put back in the pool per bulk of *n_put_bulk*.
  69  *
  70  *    This sequence is done during TIME_S seconds.
  71  *
  72  *    This test is done on the following configurations:
  73  *
  74  *    - Cores configuration (*cores*)
  75  *
  76  *      - One core with cache
  77  *      - Two cores with cache
  78  *      - Max. cores with cache
  79  *      - One core without cache
  80  *      - Two cores without cache
  81  *      - Max. cores without cache
  82  *
  83  *    - Bulk size (*n_get_bulk*, *n_put_bulk*)
  84  *
  85  *      - Bulk get from 1 to 32
  86  *      - Bulk put from 1 to 32
  87  *
  88  *    - Number of kept objects (*n_keep*)
  89  *
  90  *      - 32
  91  *      - 128
  92  */
  93
  94 #define N 65536
  95 #define TIME_S 5
  96 #define MEMPOOL_ELT_SIZE 2048
  97 #define MAX_KEEP 128
  98 #define MEMPOOL_SIZE ((RTE_MAX_LCORE*(MAX_KEEP+RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))-1)
  99
 100 static struct rte_mempool *mp;
 101 static struct rte_mempool *mp_cache, *mp_nocache;
 102
 103 static rte_atomic32_t synchro;
 104
 105 /* number of objects in one bulk operation (get or put) */
 106 static unsigned n_get_bulk;
 107 static unsigned n_put_bulk;
 108
 109 /* number of objects retrived from mempool before putting them back */
 110 static unsigned n_keep;
 111
 112 /* number of enqueues / dequeues */
 113 struct mempool_test_stats {
 114         unsigned enq_count;
 115 } __rte_cache_aligned;
 116
 117 static struct mempool_test_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
 118
 119 /*
 120  * save the object number in the first 4 bytes of object data. All
 121  * other bytes are set to 0.
 122  */
 123 static void
 124 my_obj_init(struct rte_mempool *mp, __attribute__((unused)) void *arg,
 125             void *obj, unsigned i)
 126 {
 127         uint32_t *objnum = obj;
 128         memset(obj, 0, mp->elt_size);
 129         *objnum = i;
 130 }
 131
 132 static int
 133 per_lcore_mempool_test(__attribute__((unused)) void *arg)
 134 {
 135         void *obj_table[MAX_KEEP];
 136         unsigned i, idx;
 137         unsigned lcore_id = rte_lcore_id();
 138         int ret;
 139         uint64_t start_cycles, end_cycles;
 140         uint64_t time_diff = 0, hz = rte_get_timer_hz();
 141
 142         /* n_get_bulk and n_put_bulk must be divisors of n_keep */
 143         if (((n_keep / n_get_bulk) * n_get_bulk) != n_keep)
 144                 return -1;
 145         if (((n_keep / n_put_bulk) * n_put_bulk) != n_keep)
 146                 return -1;
 147
 148         stats[lcore_id].enq_count = 0;
 149
 150         /* wait synchro for slaves */
 151         if (lcore_id != rte_get_master_lcore())
 152                 while (rte_atomic32_read(&synchro) == 0);
 153
 154         start_cycles = rte_get_timer_cycles();
 155
 156         while (time_diff/hz < TIME_S) {
 157                 for (i = 0; likely(i < (N/n_keep)); i++) {
 158                         /* get n_keep objects by bulk of n_bulk */
 159                         idx = 0;
 160                         while (idx < n_keep) {
 161                                 ret = rte_mempool_get_bulk(mp, &obj_table[idx],
 162                                                            n_get_bulk);
 163                                 if (unlikely(ret < 0)) {
 164                                         rte_mempool_dump(mp);
 165                                         rte_ring_dump(mp->ring);
 166                                         /* in this case, objects are lost... */
 167                                         return -1;
 168                                 }
 169                                 idx += n_get_bulk;
 170                         }
 171
 172                         /* put the objects back */
 173                         idx = 0;
 174                         while (idx < n_keep) {
 175                                 rte_mempool_put_bulk(mp, &obj_table[idx],
 176                                                      n_put_bulk);
 177                                 idx += n_put_bulk;
 178                         }
 179                 }
 180                 end_cycles = rte_get_timer_cycles();
 181                 time_diff = end_cycles - start_cycles;
 182                 stats[lcore_id].enq_count += N;
 183         }
 184
 185         return 0;
 186 }
 187
 188 /* launch all the per-lcore test, and display the result */
 189 static int
 190 launch_cores(unsigned cores)
 191 {
 192         unsigned lcore_id;
 193         unsigned rate;
 194         int ret;
 195         unsigned cores_save = cores;
 196
 197         rte_atomic32_set(&synchro, 0);
 198
 199         /* reset stats */
 200         memset(stats, 0, sizeof(stats));
 201
 202         printf("mempool_autotest cache=%u cores=%u n_get_bulk=%u "
 203                "n_put_bulk=%u n_keep=%u ",
 204                (unsigned) mp->cache_size, cores, n_get_bulk, n_put_bulk, n_keep);
 205
 206         if (rte_mempool_count(mp) != MEMPOOL_SIZE) {
 207                 printf("mempool is not full\n");
 208                 return -1;
 209         }
 210
 211         RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(lcore_id) {
 212                 if (cores == 1)
 213                         break;
 214                 cores--;
 215                 rte_eal_remote_launch(per_lcore_mempool_test,
 216                                       NULL, lcore_id);
 217         }
 218
 219         /* start synchro and launch test on master */
 220         rte_atomic32_set(&synchro, 1);
 221
 222         ret = per_lcore_mempool_test(NULL);
 223
 224         cores = cores_save;
 225         RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(lcore_id) {
 226                 if (cores == 1)
 227                         break;
 228                 cores--;
 229                 if (rte_eal_wait_lcore(lcore_id) < 0)
 230                         ret = -1;
 231         }
 232
 233         if (ret < 0) {
 234                 printf("per-lcore test returned -1\n");
 235                 return -1;
 236         }
 237
 238         rate = 0;
 239         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++)
 240                 rate += (stats[lcore_id].enq_count / TIME_S);
 241
 242         printf("rate_persec=%u\n", rate);
 243
 244         return 0;
 245 }
 246
 247 /* for a given number of core, launch all test cases */
 248 static int
 249 do_one_mempool_test(unsigned cores)
 250 {
 251         unsigned bulk_tab_get[] = { 1, 4, 32, 0 };
 252         unsigned bulk_tab_put[] = { 1, 4, 32, 0 };
 253         unsigned keep_tab[] = { 32, 128, 0 };
 254         unsigned *get_bulk_ptr;
 255         unsigned *put_bulk_ptr;
 256         unsigned *keep_ptr;
 257         int ret;
 258
 259         for (get_bulk_ptr = bulk_tab_get; *get_bulk_ptr; get_bulk_ptr++) {
 260                 for (put_bulk_ptr = bulk_tab_put; *put_bulk_ptr; put_bulk_ptr++) {
 261                         for (keep_ptr = keep_tab; *keep_ptr; keep_ptr++) {
 262
 263                                 n_get_bulk = *get_bulk_ptr;
 264                                 n_put_bulk = *put_bulk_ptr;
 265                                 n_keep = *keep_ptr;
 266                                 ret = launch_cores(cores);
 267
 268                                 if (ret < 0)
 269                                         return -1;
 270                         }
 271                 }
 272         }
 273         return 0;
 274 }
 275
 276 int
 277 test_mempool_perf(void)
 278 {
 279         rte_atomic32_init(&synchro);
 280
 281         /* create a mempool (without cache) */
 282         if (mp_nocache == NULL)
 283                 mp_nocache = rte_mempool_create("perf_test_nocache", MEMPOOL_SIZE,
 284                                                 MEMPOOL_ELT_SIZE, 0, 0,
 285                                                 NULL, NULL,
 286                                                 my_obj_init, NULL,
 287                                                 SOCKET_ID_ANY, 0);
 288         if (mp_nocache == NULL)
 289                 return -1;
 290
 291         /* create a mempool (with cache) */
 292         if (mp_cache == NULL)
 293                 mp_cache = rte_mempool_create("perf_test_cache", MEMPOOL_SIZE,
 294                                               MEMPOOL_ELT_SIZE,
 295                                               RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE, 0,
 296                                               NULL, NULL,
 297                                               my_obj_init, NULL,
 298                                               SOCKET_ID_ANY, 0);
 299         if (mp_cache == NULL)
 300                 return -1;
 301
 302         /* performance test with 1, 2 and max cores */
 303         printf("start performance test (without cache)\n");
 304         mp = mp_nocache;
 305
 306         if (do_one_mempool_test(1) < 0)
 307                 return -1;
 308
 309         if (do_one_mempool_test(2) < 0)
 310                 return -1;
 311
 312         if (do_one_mempool_test(rte_lcore_count()) < 0)
 313                 return -1;
 314
 315         /* performance test with 1, 2 and max cores */
 316         printf("start performance test (with cache)\n");
 317         mp = mp_cache;
 318
 319         if (do_one_mempool_test(1) < 0)
 320                 return -1;
 321
 322         if (do_one_mempool_test(2) < 0)
 323                 return -1;
 324
 325         if (do_one_mempool_test(rte_lcore_count()) < 0)
 326                 return -1;
 327
 328         rte_mempool_list_dump();
 329
 330         return 0;
 331 }