test/test/test_distributor_perf.c

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2017 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 "test.h"
  35
  36 #include <unistd.h>
  37 #include <string.h>
  38 #include <rte_mempool.h>
  39 #include <rte_cycles.h>
  40 #include <rte_common.h>
  41 #include <rte_mbuf.h>
  42 #include <rte_distributor.h>
  43 #include <rte_pause.h>
  44
  45 #define ITER_POWER_CL 25 /* log 2 of how many iterations  for Cache Line test */
  46 #define ITER_POWER 21 /* log 2 of how many iterations we do when timing. */
  47 #define BURST 64
  48 #define BIG_BATCH 1024
  49
  50 /* static vars - zero initialized by default */
  51 static volatile int quit;
  52 static volatile unsigned worker_idx;
  53
  54 struct worker_stats {
  55         volatile unsigned handled_packets;
  56 } __rte_cache_aligned;
  57 struct worker_stats worker_stats[RTE_MAX_LCORE];
  58
  59 /*
  60  * worker thread used for testing the time to do a round-trip of a cache
  61  * line between two cores and back again
  62  */
  63 static int
  64 flip_bit(volatile uint64_t *arg)
  65 {
  66         uint64_t old_val = 0;
  67         while (old_val != 2) {
  68                 while (!*arg)
  69                         rte_pause();
  70                 old_val = *arg;
  71                 *arg = 0;
  72         }
  73         return 0;
  74 }
  75
  76 /*
  77  * test case to time the number of cycles to round-trip a cache line between
  78  * two cores and back again.
  79  */
  80 static void
  81 time_cache_line_switch(void)
  82 {
  83         /* allocate a full cache line for data, we use only first byte of it */
  84         uint64_t data[RTE_CACHE_LINE_SIZE*3 / sizeof(uint64_t)];
  85
  86         unsigned i, slaveid = rte_get_next_lcore(rte_lcore_id(), 0, 0);
  87         volatile uint64_t *pdata = &data[0];
  88         *pdata = 1;
  89         rte_eal_remote_launch((lcore_function_t *)flip_bit, &data[0], slaveid);
  90         while (*pdata)
  91                 rte_pause();
  92
  93         const uint64_t start_time = rte_rdtsc();
  94         for (i = 0; i < (1 << ITER_POWER_CL); i++) {
  95                 while (*pdata)
  96                         rte_pause();
  97                 *pdata = 1;
  98         }
  99         const uint64_t end_time = rte_rdtsc();
 100
 101         while (*pdata)
 102                 rte_pause();
 103         *pdata = 2;
 104         rte_eal_wait_lcore(slaveid);
 105         printf("==== Cache line switch test ===\n");
 106         printf("Time for %u iterations = %"PRIu64" ticks\n", (1<<ITER_POWER_CL),
 107                         end_time-start_time);
 108         printf("Ticks per iteration = %"PRIu64"\n\n",
 109                         (end_time-start_time) >> ITER_POWER_CL);
 110 }
 111
 112 /*
 113  * returns the total count of the number of packets handled by the worker
 114  * functions given below.
 115  */
 116 static unsigned
 117 total_packet_count(void)
 118 {
 119         unsigned i, count = 0;
 120         for (i = 0; i < worker_idx; i++)
 121                 count += worker_stats[i].handled_packets;
 122         return count;
 123 }
 124
 125 /* resets the packet counts for a new test */
 126 static void
 127 clear_packet_count(void)
 128 {
 129         memset(&worker_stats, 0, sizeof(worker_stats));
 130 }
 131
 132 /*
 133  * This is the basic worker function for performance tests.
 134  * it does nothing but return packets and count them.
 135  */
 136 static int
 137 handle_work(void *arg)
 138 {
 139         struct rte_distributor *d = arg;
 140         unsigned int count = 0;
 141         unsigned int num = 0;
 142         int i;
 143         unsigned int id = __sync_fetch_and_add(&worker_idx, 1);
 144         struct rte_mbuf *buf[8] __rte_cache_aligned;
 145
 146         for (i = 0; i < 8; i++)
 147                 buf[i] = NULL;
 148
 149         num = rte_distributor_get_pkt(d, id, buf, buf, num);
 150         while (!quit) {
 151                 worker_stats[id].handled_packets += num;
 152                 count += num;
 153                 num = rte_distributor_get_pkt(d, id, buf, buf, num);
 154         }
 155         worker_stats[id].handled_packets += num;
 156         count += num;
 157         rte_distributor_return_pkt(d, id, buf, num);
 158         return 0;
 159 }
 160
 161 /*
 162  * This basic performance test just repeatedly sends in 32 packets at a time
 163  * to the distributor and verifies at the end that we got them all in the worker
 164  * threads and finally how long per packet the processing took.
 165  */
 166 static inline int
 167 perf_test(struct rte_distributor *d, struct rte_mempool *p)
 168 {
 169         unsigned int i;
 170         uint64_t start, end;
 171         struct rte_mbuf *bufs[BURST];
 172
 173         clear_packet_count();
 174         if (rte_mempool_get_bulk(p, (void *)bufs, BURST) != 0) {
 175                 printf("Error getting mbufs from pool\n");
 176                 return -1;
 177         }
 178         /* ensure we have different hash value for each pkt */
 179         for (i = 0; i < BURST; i++)
 180                 bufs[i]->hash.usr = i;
 181
 182         start = rte_rdtsc();
 183         for (i = 0; i < (1<<ITER_POWER); i++)
 184                 rte_distributor_process(d, bufs, BURST);
 185         end = rte_rdtsc();
 186
 187         do {
 188                 usleep(100);
 189                 rte_distributor_process(d, NULL, 0);
 190         } while (total_packet_count() < (BURST << ITER_POWER));
 191
 192         rte_distributor_clear_returns(d);
 193
 194         printf("Time per burst:  %"PRIu64"\n", (end - start) >> ITER_POWER);
 195         printf("Time per packet: %"PRIu64"\n\n",
 196                         ((end - start) >> ITER_POWER)/BURST);
 197         rte_mempool_put_bulk(p, (void *)bufs, BURST);
 198
 199         for (i = 0; i < rte_lcore_count() - 1; i++)
 200                 printf("Worker %u handled %u packets\n", i,
 201                                 worker_stats[i].handled_packets);
 202         printf("Total packets: %u (%x)\n", total_packet_count(),
 203                         total_packet_count());
 204         printf("=== Perf test done ===\n\n");
 205
 206         return 0;
 207 }
 208
 209 /* Useful function which ensures that all worker functions terminate */
 210 static void
 211 quit_workers(struct rte_distributor *d, struct rte_mempool *p)
 212 {
 213         const unsigned int num_workers = rte_lcore_count() - 1;
 214         unsigned int i;
 215         struct rte_mbuf *bufs[RTE_MAX_LCORE];
 216
 217         rte_mempool_get_bulk(p, (void *)bufs, num_workers);
 218
 219         quit = 1;
 220         for (i = 0; i < num_workers; i++)
 221                 bufs[i]->hash.usr = i << 1;
 222         rte_distributor_process(d, bufs, num_workers);
 223
 224         rte_mempool_put_bulk(p, (void *)bufs, num_workers);
 225
 226         rte_distributor_process(d, NULL, 0);
 227         rte_eal_mp_wait_lcore();
 228         quit = 0;
 229         worker_idx = 0;
 230 }
 231
 232 static int
 233 test_distributor_perf(void)
 234 {
 235         static struct rte_distributor *ds;
 236         static struct rte_distributor *db;
 237         static struct rte_mempool *p;
 238
 239         if (rte_lcore_count() < 2) {
 240                 printf("ERROR: not enough cores to test distributor\n");
 241                 return -1;
 242         }
 243
 244         /* first time how long it takes to round-trip a cache line */
 245         time_cache_line_switch();
 246
 247         if (ds == NULL) {
 248                 ds = rte_distributor_create("Test_perf", rte_socket_id(),
 249                                 rte_lcore_count() - 1,
 250                                 RTE_DIST_ALG_SINGLE);
 251                 if (ds == NULL) {
 252                         printf("Error creating distributor\n");
 253                         return -1;
 254                 }
 255         } else {
 256                 rte_distributor_clear_returns(ds);
 257         }
 258
 259         if (db == NULL) {
 260                 db = rte_distributor_create("Test_burst", rte_socket_id(),
 261                                 rte_lcore_count() - 1,
 262                                 RTE_DIST_ALG_BURST);
 263                 if (db == NULL) {
 264                         printf("Error creating burst distributor\n");
 265                         return -1;
 266                 }
 267         } else {
 268                 rte_distributor_clear_returns(db);
 269         }
 270
 271         const unsigned nb_bufs = (511 * rte_lcore_count()) < BIG_BATCH ?
 272                         (BIG_BATCH * 2) - 1 : (511 * rte_lcore_count());
 273         if (p == NULL) {
 274                 p = rte_pktmbuf_pool_create("DPT_MBUF_POOL", nb_bufs, BURST,
 275                         0, RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE, rte_socket_id());
 276                 if (p == NULL) {
 277                         printf("Error creating mempool\n");
 278                         return -1;
 279                 }
 280         }
 281
 282         printf("=== Performance test of distributor (single mode) ===\n");
 283         rte_eal_mp_remote_launch(handle_work, ds, SKIP_MASTER);
 284         if (perf_test(ds, p) < 0)
 285                 return -1;
 286         quit_workers(ds, p);
 287
 288         printf("=== Performance test of distributor (burst mode) ===\n");
 289         rte_eal_mp_remote_launch(handle_work, db, SKIP_MASTER);
 290         if (perf_test(db, p) < 0)
 291                 return -1;
 292         quit_workers(db, p);
 293
 294         return 0;
 295 }
 296
 297 REGISTER_TEST_COMMAND(distributor_perf_autotest, test_distributor_perf);