test/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_eal.h>
  51 #include <rte_per_lcore.h>
  52 #include <rte_lcore.h>
  53 #include <rte_atomic.h>
  54 #include <rte_branch_prediction.h>
  55 #include <rte_mempool.h>
  56 #include <rte_spinlock.h>
  57 #include <rte_malloc.h>
  58
  59 #include "test.h"
  60
  61 /*
  62  * Mempool performance
  63  * =======
  64  *
  65  *    Each core get *n_keep* objects per bulk of *n_get_bulk*. Then,
  66  *    objects are put back in the pool per bulk of *n_put_bulk*.
  67  *
  68  *    This sequence is done during TIME_S seconds.
  69  *
  70  *    This test is done on the following configurations:
  71  *
  72  *    - Cores configuration (*cores*)
  73  *
  74  *      - One core with cache
  75  *      - Two cores with cache
  76  *      - Max. cores with cache
  77  *      - One core without cache
  78  *      - Two cores without cache
  79  *      - Max. cores without cache
  80  *      - One core with user-owned cache
  81  *      - Two cores with user-owned cache
  82  *      - Max. cores with user-owned cache
  83  *
  84  *    - Bulk size (*n_get_bulk*, *n_put_bulk*)
  85  *
  86  *      - Bulk get from 1 to 32
  87  *      - Bulk put from 1 to 32
  88  *
  89  *    - Number of kept objects (*n_keep*)
  90  *
  91  *      - 32
  92  *      - 128
  93  */
  94
  95 #define N 65536
  96 #define TIME_S 5
  97 #define MEMPOOL_ELT_SIZE 2048
  98 #define MAX_KEEP 128
  99 #define MEMPOOL_SIZE ((rte_lcore_count()*(MAX_KEEP+RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))-1)
 100
 101 #define LOG_ERR() printf("test failed at %s():%d\n", __func__, __LINE__)
 102 #define RET_ERR() do {                                                  \
 103                 LOG_ERR();                                              \
 104                 return -1;                                              \
 105         } while (0)
 106 #define GOTO_ERR(var, label) do {                                       \
 107                 LOG_ERR();                                              \
 108                 var = -1;                                               \
 109                 goto label;                                             \
 110         } while (0)
 111
 112 static int use_external_cache;
 113 static unsigned external_cache_size = RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE;
 114
 115 static rte_atomic32_t synchro;
 116
 117 /* number of objects in one bulk operation (get or put) */
 118 static unsigned n_get_bulk;
 119 static unsigned n_put_bulk;
 120
 121 /* number of objects retrived from mempool before putting them back */
 122 static unsigned n_keep;
 123
 124 /* number of enqueues / dequeues */
 125 struct mempool_test_stats {
 126         uint64_t enq_count;
 127 } __rte_cache_aligned;
 128
 129 static struct mempool_test_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
 130
 131 /*
 132  * save the object number in the first 4 bytes of object data. All
 133  * other bytes are set to 0.
 134  */
 135 static void
 136 my_obj_init(struct rte_mempool *mp, __attribute__((unused)) void *arg,
 137             void *obj, unsigned i)
 138 {
 139         uint32_t *objnum = obj;
 140         memset(obj, 0, mp->elt_size);
 141         *objnum = i;
 142 }
 143
 144 static int
 145 per_lcore_mempool_test(void *arg)
 146 {
 147         void *obj_table[MAX_KEEP];
 148         unsigned i, idx;
 149         struct rte_mempool *mp = arg;
 150         unsigned lcore_id = rte_lcore_id();
 151         int ret = 0;
 152         uint64_t start_cycles, end_cycles;
 153         uint64_t time_diff = 0, hz = rte_get_timer_hz();
 154         struct rte_mempool_cache *cache;
 155
 156         if (use_external_cache) {
 157                 /* Create a user-owned mempool cache. */
 158                 cache = rte_mempool_cache_create(external_cache_size,
 159                                                  SOCKET_ID_ANY);
 160                 if (cache == NULL)
 161                         RET_ERR();
 162         } else {
 163                 /* May be NULL if cache is disabled. */
 164                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, lcore_id);
 165         }
 166
 167         /* n_get_bulk and n_put_bulk must be divisors of n_keep */
 168         if (((n_keep / n_get_bulk) * n_get_bulk) != n_keep)
 169                 GOTO_ERR(ret, out);
 170         if (((n_keep / n_put_bulk) * n_put_bulk) != n_keep)
 171                 GOTO_ERR(ret, out);
 172
 173         stats[lcore_id].enq_count = 0;
 174
 175         /* wait synchro for slaves */
 176         if (lcore_id != rte_get_master_lcore())
 177                 while (rte_atomic32_read(&synchro) == 0);
 178
 179         start_cycles = rte_get_timer_cycles();
 180
 181         while (time_diff/hz < TIME_S) {
 182                 for (i = 0; likely(i < (N/n_keep)); i++) {
 183                         /* get n_keep objects by bulk of n_bulk */
 184                         idx = 0;
 185                         while (idx < n_keep) {
 186                                 ret = rte_mempool_generic_get(mp,
 187                                                               &obj_table[idx],
 188                                                               n_get_bulk,
 189                                                               cache, 0);
 190                                 if (unlikely(ret < 0)) {
 191                                         rte_mempool_dump(stdout, mp);
 192                                         /* in this case, objects are lost... */
 193                                         GOTO_ERR(ret, out);
 194                                 }
 195                                 idx += n_get_bulk;
 196                         }
 197
 198                         /* put the objects back */
 199                         idx = 0;
 200                         while (idx < n_keep) {
 201                                 rte_mempool_generic_put(mp, &obj_table[idx],
 202                                                         n_put_bulk,
 203                                                         cache, 0);
 204                                 idx += n_put_bulk;
 205                         }
 206                 }
 207                 end_cycles = rte_get_timer_cycles();
 208                 time_diff = end_cycles - start_cycles;
 209                 stats[lcore_id].enq_count += N;
 210         }
 211
 212 out:
 213         if (use_external_cache) {
 214                 rte_mempool_cache_flush(cache, mp);
 215                 rte_mempool_cache_free(cache);
 216         }
 217
 218         return ret;
 219 }
 220
 221 /* launch all the per-lcore test, and display the result */
 222 static int
 223 launch_cores(struct rte_mempool *mp, unsigned int cores)
 224 {
 225         unsigned lcore_id;
 226         uint64_t rate;
 227         int ret;
 228         unsigned cores_save = cores;
 229
 230         rte_atomic32_set(&synchro, 0);
 231
 232         /* reset stats */
 233         memset(stats, 0, sizeof(stats));
 234
 235         printf("mempool_autotest cache=%u cores=%u n_get_bulk=%u "
 236                "n_put_bulk=%u n_keep=%u ",
 237                use_external_cache ?
 238                    external_cache_size : (unsigned) mp->cache_size,
 239                cores, n_get_bulk, n_put_bulk, n_keep);
 240
 241         if (rte_mempool_avail_count(mp) != MEMPOOL_SIZE) {
 242                 printf("mempool is not full\n");
 243                 return -1;
 244         }
 245
 246         RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(lcore_id) {
 247                 if (cores == 1)
 248                         break;
 249                 cores--;
 250                 rte_eal_remote_launch(per_lcore_mempool_test,
 251                                       mp, lcore_id);
 252         }
 253
 254         /* start synchro and launch test on master */
 255         rte_atomic32_set(&synchro, 1);
 256
 257         ret = per_lcore_mempool_test(mp);
 258
 259         cores = cores_save;
 260         RTE_LCORE_FOREACH_SLAVE(lcore_id) {
 261                 if (cores == 1)
 262                         break;
 263                 cores--;
 264                 if (rte_eal_wait_lcore(lcore_id) < 0)
 265                         ret = -1;
 266         }
 267
 268         if (ret < 0) {
 269                 printf("per-lcore test returned -1\n");
 270                 return -1;
 271         }
 272
 273         rate = 0;
 274         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++)
 275                 rate += (stats[lcore_id].enq_count / TIME_S);
 276
 277         printf("rate_persec=%" PRIu64 "\n", rate);
 278
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 /* for a given number of core, launch all test cases */
 283 static int
 284 do_one_mempool_test(struct rte_mempool *mp, unsigned int cores)
 285 {
 286         unsigned bulk_tab_get[] = { 1, 4, 32, 0 };
 287         unsigned bulk_tab_put[] = { 1, 4, 32, 0 };
 288         unsigned keep_tab[] = { 32, 128, 0 };
 289         unsigned *get_bulk_ptr;
 290         unsigned *put_bulk_ptr;
 291         unsigned *keep_ptr;
 292         int ret;
 293
 294         for (get_bulk_ptr = bulk_tab_get; *get_bulk_ptr; get_bulk_ptr++) {
 295                 for (put_bulk_ptr = bulk_tab_put; *put_bulk_ptr; put_bulk_ptr++) {
 296                         for (keep_ptr = keep_tab; *keep_ptr; keep_ptr++) {
 297
 298                                 n_get_bulk = *get_bulk_ptr;
 299                                 n_put_bulk = *put_bulk_ptr;
 300                                 n_keep = *keep_ptr;
 301                                 ret = launch_cores(mp, cores);
 302
 303                                 if (ret < 0)
 304                                         return -1;
 305                         }
 306                 }
 307         }
 308         return 0;
 309 }
 310
 311 static int
 312 test_mempool_perf(void)
 313 {
 314         struct rte_mempool *mp_cache = NULL;
 315         struct rte_mempool *mp_nocache = NULL;
 316         struct rte_mempool *default_pool = NULL;
 317         int ret = -1;
 318
 319         rte_atomic32_init(&synchro);
 320
 321         /* create a mempool (without cache) */
 322         mp_nocache = rte_mempool_create("perf_test_nocache", MEMPOOL_SIZE,
 323                                         MEMPOOL_ELT_SIZE, 0, 0,
 324                                         NULL, NULL,
 325                                         my_obj_init, NULL,
 326                                         SOCKET_ID_ANY, 0);
 327         if (mp_nocache == NULL)
 328                 goto err;
 329
 330         /* create a mempool (with cache) */
 331         mp_cache = rte_mempool_create("perf_test_cache", MEMPOOL_SIZE,
 332                                       MEMPOOL_ELT_SIZE,
 333                                       RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE, 0,
 334                                       NULL, NULL,
 335                                       my_obj_init, NULL,
 336                                       SOCKET_ID_ANY, 0);
 337         if (mp_cache == NULL)
 338                 goto err;
 339
 340         /* Create a mempool based on Default handler */
 341         default_pool = rte_mempool_create_empty("default_pool",
 342                                                 MEMPOOL_SIZE,
 343                                                 MEMPOOL_ELT_SIZE,
 344                                                 0, 0,
 345                                                 SOCKET_ID_ANY, 0);
 346
 347         if (default_pool == NULL) {
 348                 printf("cannot allocate %s mempool\n",
 349                        RTE_MBUF_DEFAULT_MEMPOOL_OPS);
 350                 goto err;
 351         }
 352
 353         if (rte_mempool_set_ops_byname(default_pool,
 354                                        RTE_MBUF_DEFAULT_MEMPOOL_OPS, NULL)
 355                                        < 0) {
 356                 printf("cannot set %s handler\n", RTE_MBUF_DEFAULT_MEMPOOL_OPS);
 357                 goto err;
 358         }
 359
 360         if (rte_mempool_populate_default(default_pool) < 0) {
 361                 printf("cannot populate %s mempool\n",
 362                        RTE_MBUF_DEFAULT_MEMPOOL_OPS);
 363                 goto err;
 364         }
 365
 366         rte_mempool_obj_iter(default_pool, my_obj_init, NULL);
 367
 368         /* performance test with 1, 2 and max cores */
 369         printf("start performance test (without cache)\n");
 370
 371         if (do_one_mempool_test(mp_nocache, 1) < 0)
 372                 goto err;
 373
 374         if (do_one_mempool_test(mp_nocache, 2) < 0)
 375                 goto err;
 376
 377         if (do_one_mempool_test(mp_nocache, rte_lcore_count()) < 0)
 378                 goto err;
 379
 380         /* performance test with 1, 2 and max cores */
 381         printf("start performance test for %s (without cache)\n",
 382                RTE_MBUF_DEFAULT_MEMPOOL_OPS);
 383
 384         if (do_one_mempool_test(default_pool, 1) < 0)
 385                 goto err;
 386
 387         if (do_one_mempool_test(default_pool, 2) < 0)
 388                 goto err;
 389
 390         if (do_one_mempool_test(default_pool, rte_lcore_count()) < 0)
 391                 goto err;
 392
 393         /* performance test with 1, 2 and max cores */
 394         printf("start performance test (with cache)\n");
 395
 396         if (do_one_mempool_test(mp_cache, 1) < 0)
 397                 goto err;
 398
 399         if (do_one_mempool_test(mp_cache, 2) < 0)
 400                 goto err;
 401
 402         if (do_one_mempool_test(mp_cache, rte_lcore_count()) < 0)
 403                 goto err;
 404
 405         /* performance test with 1, 2 and max cores */
 406         printf("start performance test (with user-owned cache)\n");
 407         use_external_cache = 1;
 408
 409         if (do_one_mempool_test(mp_nocache, 1) < 0)
 410                 goto err;
 411
 412         if (do_one_mempool_test(mp_nocache, 2) < 0)
 413                 goto err;
 414
 415         if (do_one_mempool_test(mp_nocache, rte_lcore_count()) < 0)
 416                 goto err;
 417
 418         rte_mempool_list_dump(stdout);
 419
 420         ret = 0;
 421
 422 err:
 423         rte_mempool_free(mp_cache);
 424         rte_mempool_free(mp_nocache);
 425         rte_mempool_free(default_pool);
 426         return ret;
 427 }
 428
 429 REGISTER_TEST_COMMAND(mempool_perf_autotest, test_mempool_perf);