app/test/test_efd_perf.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2016-2017 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #include <stdio.h>
   6 #include <inttypes.h>
   7
   8 #include <rte_lcore.h>
   9 #include <rte_cycles.h>
  10 #include <rte_malloc.h>
  11 #include <rte_random.h>
  12 #include <rte_efd.h>
  13 #include <rte_memcpy.h>
  14 #include <rte_thash.h>
  15
  16 #include "test.h"
  17
  18 #define NUM_KEYSIZES 10
  19 #define NUM_SHUFFLES 10
  20 #define MAX_KEYSIZE 64
  21 #define MAX_ENTRIES (1 << 19)
  22 #define KEYS_TO_ADD (MAX_ENTRIES * 3 / 4) /* 75% table utilization */
  23 #define NUM_LOOKUPS (KEYS_TO_ADD * 5) /* Loop among keys added, several times */
  24
  25 #if RTE_EFD_VALUE_NUM_BITS == 32
  26 #define VALUE_BITMASK 0xffffffff
  27 #else
  28 #define VALUE_BITMASK ((1 << RTE_EFD_VALUE_NUM_BITS) - 1)
  29 #endif
  30 static unsigned int test_socket_id;
  31
  32 static inline uint8_t efd_get_all_sockets_bitmask(void)
  33 {
  34         uint8_t all_cpu_sockets_bitmask = 0;
  35         unsigned int i;
  36         unsigned int next_lcore = rte_get_master_lcore();
  37         const int val_true = 1, val_false = 0;
  38         for (i = 0; i < rte_lcore_count(); i++) {
  39                 all_cpu_sockets_bitmask |= 1 << rte_lcore_to_socket_id(next_lcore);
  40                 next_lcore = rte_get_next_lcore(next_lcore, val_false, val_true);
  41         }
  42
  43         return all_cpu_sockets_bitmask;
  44 }
  45
  46 enum operations {
  47         ADD = 0,
  48         LOOKUP,
  49         LOOKUP_MULTI,
  50         DELETE,
  51         NUM_OPERATIONS
  52 };
  53
  54 struct efd_perf_params {
  55         struct rte_efd_table *efd_table;
  56         uint32_t key_size;
  57         unsigned int cycle;
  58 };
  59
  60 static uint32_t hashtest_key_lens[] = {
  61         /* standard key sizes */
  62         4, 8, 16, 32, 48, 64,
  63         /* IPv4 SRC + DST + protocol, unpadded */
  64         9,
  65         /* IPv4 5-tuple, unpadded */
  66         13,
  67         /* IPv6 5-tuple, unpadded */
  68         37,
  69         /* IPv6 5-tuple, padded to 8-byte boundary */
  70         40
  71 };
  72
  73 /* Array to store number of cycles per operation */
  74 static uint64_t cycles[NUM_KEYSIZES][NUM_OPERATIONS];
  75
  76 /* Array to store the data */
  77 static efd_value_t data[KEYS_TO_ADD];
  78
  79 /* Array to store all input keys */
  80 static uint8_t keys[KEYS_TO_ADD][MAX_KEYSIZE];
  81
  82 /* Shuffle the keys that have been added, so lookups will be totally random */
  83 static void
  84 shuffle_input_keys(struct efd_perf_params *params)
  85 {
  86         efd_value_t temp_data;
  87         unsigned int i;
  88         uint32_t swap_idx;
  89         uint8_t temp_key[MAX_KEYSIZE];
  90
  91         for (i = KEYS_TO_ADD - 1; i > 0; i--) {
  92                 swap_idx = rte_rand() % i;
  93
  94                 memcpy(temp_key, keys[i], hashtest_key_lens[params->cycle]);
  95                 temp_data = data[i];
  96
  97                 memcpy(keys[i], keys[swap_idx], hashtest_key_lens[params->cycle]);
  98                 data[i] = data[swap_idx];
  99
 100                 memcpy(keys[swap_idx], temp_key, hashtest_key_lens[params->cycle]);
 101                 data[swap_idx] = temp_data;
 102         }
 103 }
 104
 105 static int key_compare(const void *key1, const void *key2)
 106 {
 107         return memcmp(key1, key2, MAX_KEYSIZE);
 108 }
 109
 110 /*
 111  * TODO: we could "error proof" these as done in test_hash_perf.c ln 165:
 112  *
 113  * The current setup may give errors if too full in some cases which we check
 114  * for. However, since EFD allows for ~99% capacity, these errors are rare for
 115  * #"KEYS_TO_ADD" which is 75% capacity.
 116  */
 117 static int
 118 setup_keys_and_data(struct efd_perf_params *params, unsigned int cycle)
 119 {
 120         unsigned int i, j;
 121         int num_duplicates;
 122
 123         params->key_size = hashtest_key_lens[cycle];
 124         params->cycle = cycle;
 125
 126         /* Reset all arrays */
 127         for (i = 0; i < params->key_size; i++)
 128                 keys[0][i] = 0;
 129
 130         /* Generate a list of keys, some of which may be duplicates */
 131         for (i = 0; i < KEYS_TO_ADD; i++) {
 132                 for (j = 0; j < params->key_size; j++)
 133                         keys[i][j] = rte_rand() & 0xFF;
 134
 135                 data[i] = rte_rand() & VALUE_BITMASK;
 136         }
 137
 138         /* Remove duplicates from the keys array */
 139         do {
 140                 num_duplicates = 0;
 141
 142                 /* Sort the list of keys to make it easier to find duplicates */
 143                 qsort(keys, KEYS_TO_ADD, MAX_KEYSIZE, key_compare);
 144
 145                 /* Sift through the list of keys and look for duplicates */
 146                 int num_duplicates = 0;
 147                 for (i = 0; i < KEYS_TO_ADD - 1; i++) {
 148                         if (memcmp(keys[i], keys[i + 1], params->key_size) == 0) {
 149                                 /* This key already exists, try again */
 150                                 num_duplicates++;
 151                                 for (j = 0; j < params->key_size; j++)
 152                                         keys[i][j] = rte_rand() & 0xFF;
 153                         }
 154                 }
 155         } while (num_duplicates != 0);
 156
 157         /* Shuffle the random values again */
 158         shuffle_input_keys(params);
 159
 160         params->efd_table = rte_efd_create("test_efd_perf",
 161                         MAX_ENTRIES, params->key_size,
 162                         efd_get_all_sockets_bitmask(), test_socket_id);
 163         TEST_ASSERT_NOT_NULL(params->efd_table, "Error creating the efd table\n");
 164
 165         return 0;
 166 }
 167
 168 static int
 169 timed_adds(struct efd_perf_params *params)
 170 {
 171         const uint64_t start_tsc = rte_rdtsc();
 172         unsigned int i, a;
 173         int32_t ret;
 174
 175         for (i = 0; i < KEYS_TO_ADD; i++) {
 176                 ret = rte_efd_update(params->efd_table, test_socket_id, keys[i],
 177                                 data[i]);
 178                 if (ret != 0) {
 179                         printf("Error %d in rte_efd_update - key=0x", ret);
 180                         for (a = 0; a < params->key_size; a++)
 181                                 printf("%02x", keys[i][a]);
 182                         printf(" value=%d\n", data[i]);
 183
 184                         return -1;
 185                 }
 186         }
 187
 188         const uint64_t end_tsc = rte_rdtsc();
 189         const uint64_t time_taken = end_tsc - start_tsc;
 190
 191         cycles[params->cycle][ADD] = time_taken / KEYS_TO_ADD;
 192         return 0;
 193 }
 194
 195 static int
 196 timed_lookups(struct efd_perf_params *params)
 197 {
 198         unsigned int i, j, a;
 199         const uint64_t start_tsc = rte_rdtsc();
 200         efd_value_t ret_data;
 201
 202         for (i = 0; i < NUM_LOOKUPS / KEYS_TO_ADD; i++) {
 203                 for (j = 0; j < KEYS_TO_ADD; j++) {
 204                         ret_data = rte_efd_lookup(params->efd_table,
 205                                         test_socket_id, keys[j]);
 206                         if (ret_data != data[j]) {
 207                                 printf("Value mismatch using rte_efd_lookup: "
 208                                                 "key #%d (0x", i);
 209                                 for (a = 0; a < params->key_size; a++)
 210                                         printf("%02x", keys[i][a]);
 211                                 printf(")\n");
 212                                 printf("  Expected %d, got %d\n", data[i],
 213                                                 ret_data);
 214
 215                                 return -1;
 216                         }
 217
 218                 }
 219         }
 220
 221         const uint64_t end_tsc = rte_rdtsc();
 222         const uint64_t time_taken = end_tsc - start_tsc;
 223
 224         cycles[params->cycle][LOOKUP] = time_taken / NUM_LOOKUPS;
 225
 226         return 0;
 227 }
 228
 229 static int
 230 timed_lookups_multi(struct efd_perf_params *params)
 231 {
 232         unsigned int i, j, k, a;
 233         efd_value_t result[RTE_EFD_BURST_MAX] = {0};
 234         const void *keys_burst[RTE_EFD_BURST_MAX];
 235         const uint64_t start_tsc = rte_rdtsc();
 236
 237         for (i = 0; i < NUM_LOOKUPS / KEYS_TO_ADD; i++) {
 238                 for (j = 0; j < KEYS_TO_ADD / RTE_EFD_BURST_MAX; j++) {
 239                         for (k = 0; k < RTE_EFD_BURST_MAX; k++)
 240                                 keys_burst[k] = keys[j * RTE_EFD_BURST_MAX + k];
 241
 242                         rte_efd_lookup_bulk(params->efd_table, test_socket_id,
 243                                         RTE_EFD_BURST_MAX,
 244                                         keys_burst, result);
 245
 246                         for (k = 0; k < RTE_EFD_BURST_MAX; k++) {
 247                                 uint32_t data_idx = j * RTE_EFD_BURST_MAX + k;
 248                                 if (result[k] != data[data_idx]) {
 249                                         printf("Value mismatch using "
 250                                                 "rte_efd_lookup_bulk: key #%d "
 251                                                 "(0x", i);
 252                                         for (a = 0; a < params->key_size; a++)
 253                                                 printf("%02x",
 254                                                         keys[data_idx][a]);
 255                                         printf(")\n");
 256                                         printf("  Expected %d, got %d\n",
 257                                                 data[data_idx], result[k]);
 258
 259                                         return -1;
 260                                 }
 261                         }
 262                 }
 263         }
 264
 265         const uint64_t end_tsc = rte_rdtsc();
 266         const uint64_t time_taken = end_tsc - start_tsc;
 267
 268         cycles[params->cycle][LOOKUP_MULTI] = time_taken / NUM_LOOKUPS;
 269
 270         return 0;
 271 }
 272
 273 static int
 274 timed_deletes(struct efd_perf_params *params)
 275 {
 276         unsigned int i, a;
 277         const uint64_t start_tsc = rte_rdtsc();
 278         int32_t ret;
 279
 280         for (i = 0; i < KEYS_TO_ADD; i++) {
 281                 ret = rte_efd_delete(params->efd_table, test_socket_id, keys[i],
 282                                 NULL);
 283
 284                 if (ret != 0) {
 285                         printf("Error %d in rte_efd_delete - key=0x", ret);
 286                         for (a = 0; a < params->key_size; a++)
 287                                 printf("%02x", keys[i][a]);
 288                         printf("\n");
 289
 290                         return -1;
 291                 }
 292         }
 293
 294         const uint64_t end_tsc = rte_rdtsc();
 295         const uint64_t time_taken = end_tsc - start_tsc;
 296
 297         cycles[params->cycle][DELETE] = time_taken / KEYS_TO_ADD;
 298
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 static void
 303 perform_frees(struct efd_perf_params *params)
 304 {
 305         if (params->efd_table != NULL) {
 306                 rte_efd_free(params->efd_table);
 307                 params->efd_table = NULL;
 308         }
 309 }
 310
 311 static int
 312 exit_with_fail(const char *testname, struct efd_perf_params *params,
 313                 unsigned int i)
 314 {
 315
 316         printf("<<<<<Test %s failed at keysize %d iteration %d >>>>>\n",
 317                         testname, hashtest_key_lens[params->cycle], i);
 318         perform_frees(params);
 319         return -1;
 320 }
 321
 322 static int
 323 run_all_tbl_perf_tests(void)
 324 {
 325         unsigned int i, j;
 326         struct efd_perf_params params;
 327
 328         printf("Measuring performance, please wait\n");
 329         fflush(stdout);
 330
 331         test_socket_id = rte_socket_id();
 332
 333         for (i = 0; i < NUM_KEYSIZES; i++) {
 334
 335                 if (setup_keys_and_data(&params, i) < 0) {
 336                         printf("Could not create keys/data/table\n");
 337                         return -1;
 338                 }
 339
 340                 if (timed_adds(&params) < 0)
 341                         return exit_with_fail("timed_adds", &params, i);
 342
 343                 for (j = 0; j < NUM_SHUFFLES; j++)
 344                         shuffle_input_keys(&params);
 345
 346                 if (timed_lookups(&params) < 0)
 347                         return exit_with_fail("timed_lookups", &params, i);
 348
 349                 if (timed_lookups_multi(&params) < 0)
 350                         return exit_with_fail("timed_lookups_multi", &params, i);
 351
 352                 if (timed_deletes(&params) < 0)
 353                         return exit_with_fail("timed_deletes", &params, i);
 354
 355                 /* Print a dot to show progress on operations */
 356                 printf(".");
 357                 fflush(stdout);
 358
 359                 perform_frees(&params);
 360         }
 361
 362         printf("\nResults (in CPU cycles/operation)\n");
 363         printf("-----------------------------------\n");
 364         printf("\n%-18s%-18s%-18s%-18s%-18s\n",
 365                         "Keysize", "Add", "Lookup", "Lookup_bulk", "Delete");
 366         for (i = 0; i < NUM_KEYSIZES; i++) {
 367                 printf("%-18d", hashtest_key_lens[i]);
 368                 for (j = 0; j < NUM_OPERATIONS; j++)
 369                         printf("%-18"PRIu64, cycles[i][j]);
 370                 printf("\n");
 371         }
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 static int
 376 test_efd_perf(void)
 377 {
 378
 379         if (run_all_tbl_perf_tests() < 0)
 380                 return -1;
 381
 382         return 0;
 383 }
 384
 385 REGISTER_TEST_COMMAND(efd_perf_autotest, test_efd_perf);