initial code repo
[stor4nfv.git] / src / ceph / src / test / objectstore / BitAllocator_test.cc
diff --git a/src/ceph/src/test/objectstore/BitAllocator_test.cc b/src/ceph/src/test/objectstore/BitAllocator_test.cc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5d1da96
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,593 @@
+// -*- mode:C++; tab-width:8; c-basic-offset:2; indent-tabs-mode:t -*-
+// vim: ts=8 sw=2 smarttab
+/*
+ * Bitmap based in-memory allocator unit test cases.
+ * Author: Ramesh Chander, Ramesh.Chander@sandisk.com
+ */
+
+#include "include/Context.h"
+#include "os/bluestore/BitAllocator.h"
+#include <stdio.h>
+#include <assert.h>
+#include <math.h>
+#include <sstream>
+#include <gtest/gtest.h>
+
+
+//#define bmap_test_assert(x) ASSERT_EQ(true, (x))
+#define bmap_test_assert(x) assert((x))
+#define NUM_THREADS 16
+#define MAX_BLOCKS (1024 * 1024 * 1)
+
+TEST(BitAllocator, test_bmap_iter)
+{
+  int num_items = 5;
+  int off = 2;
+
+  class BmapEntityTmp {
+      int64_t m_num;
+      int64_t m_len;
+    public:
+      void init(int index) {
+        m_num = index;
+      }
+      BmapEntityTmp() {
+
+      }
+      BmapEntityTmp(int num) {
+        m_num = num;
+        m_len = num;
+      }
+
+      int64_t get_index() {
+        return m_num;
+      }
+      bool is_allocated(int64_t s, int64_t num)
+      {
+        return true;
+      }
+  };
+  BmapEntityTmp *obj = NULL;
+  int i = 0;
+  mempool::bluestore_alloc::vector<BmapEntityTmp> *arr = new mempool::bluestore_alloc::vector<BmapEntityTmp>(num_items);
+  for (i = 0; i < num_items; i++) {
+    (*arr)[i].init(i);
+  }
+  BitMapEntityIter<BmapEntityTmp> iter = BitMapEntityIter<BmapEntityTmp>(arr, off, false);
+
+  i = off;
+  int count = 0;
+  int64_t last_idx = off;
+  while ((obj = iter.next())) {
+    bmap_test_assert(obj->get_index() == last_idx);
+    bmap_test_assert(obj->get_index() == i);
+    bmap_test_assert(obj == &(*arr)[i]);
+    last_idx = iter.index();
+    i++;
+    count++;
+  }
+  bmap_test_assert(i == num_items);
+  bmap_test_assert(count == num_items - off);
+
+  iter = BitMapEntityIter<BmapEntityTmp>(arr, off, true);
+
+  i = off;
+  last_idx = off;
+  count = 0;
+  while ((obj = iter.next())) {
+    bmap_test_assert(obj->get_index() == last_idx);
+    bmap_test_assert(obj->get_index() == i);
+    bmap_test_assert(obj == &(*arr)[i]);
+    last_idx = iter.index();
+
+    i = (i + 1) % num_items;
+    count++;
+  }
+  bmap_test_assert(i == off + 1);
+  bmap_test_assert(count == num_items + 1);
+
+  delete arr;
+
+  num_items = 4;
+  off = num_items - 1;
+
+  arr = new mempool::bluestore_alloc::vector<BmapEntityTmp>(num_items);
+  for (i = 0; i < num_items; i++) {
+    (*arr)[i].init(i);
+  }
+  iter = BitMapEntityIter<BmapEntityTmp>(arr, off, true);
+  i = off;
+  last_idx = off;
+  count = 0;
+  while ((obj = static_cast<BmapEntityTmp*>(iter.next()))) {
+    bmap_test_assert(obj->get_index() == last_idx);
+    bmap_test_assert(obj->get_index() == i);
+    bmap_test_assert(obj == &(*arr)[i]);
+    last_idx = iter.index();
+    i = (i + 1) % num_items;
+    count++;
+  }
+  bmap_test_assert(i == (off + 1)%num_items);
+  bmap_test_assert(count == num_items + 1);
+
+  delete arr;
+
+  /*
+   * BitMapArea Iter tests.
+   */
+  BitMapArea *area = nullptr;
+  std::vector<BitMapArea*> children;
+  children.reserve(num_items);
+  for (i = 0; i < num_items; i++) {
+    children.emplace_back(new BitMapAreaLeaf(
+      g_ceph_context,
+      BitMapArea::get_span_size(g_ceph_context), i, false));
+  }
+
+  off = 0;
+  BitMapAreaList *area_list = \
+    new BitMapAreaList(std::vector<BitMapArea*>(children));
+  BmapEntityListIter area_iter = BmapEntityListIter(
+                                area_list, (int64_t) 0);
+  i = off;
+  last_idx = off;
+  count = 0;
+  while ((area = area_iter.next())) {
+    bmap_test_assert(area->get_index() == last_idx);
+    bmap_test_assert(area->get_index() == i);
+    bmap_test_assert(area == children[i]);
+    last_idx = area_iter.index();
+    i = (i + 1) % num_items;
+    count++;
+  }
+  bmap_test_assert(i == off);
+  bmap_test_assert(count == num_items);
+
+  off = 0;
+  area_iter = BmapEntityListIter(area_list, off, true);
+  i = off;
+  last_idx = off;
+  count = 0;
+  while ((area = area_iter.next())) {
+    bmap_test_assert(area->get_index() == last_idx);
+    bmap_test_assert(area->get_index() == i);
+    bmap_test_assert(area == children[i]);
+    last_idx = area_iter.index();
+    i = (i + 1) % num_items;
+    count++;
+  }
+  bmap_test_assert(i == (off + 1)%num_items);
+  bmap_test_assert(count == num_items + 1);
+
+  for (i = 0; i < num_items; i++)
+    delete children[i];
+
+  delete area_list;
+}
+
+TEST(BitAllocator, test_bmap_entry)
+{
+  int i = 0;
+  int start = 0;
+  int64_t scanned = 0;
+  int64_t allocated = 0;
+  int size = BmapEntry::size();
+
+  BmapEntry *bmap = new BmapEntry(g_ceph_context, true);
+
+  // Clear bits one by one and check they are cleared
+  for (i = 0; i < size; i++) {
+    bmap->clear_bit(i);
+    bmap_test_assert(!bmap->check_bit(i));
+  }
+
+  // Set all bits again using set_bits
+  bmap->set_bits(0, size);
+
+  // clear 4 bits at a time and then check allocated
+  for (i = 0; i < size/4; i++) {
+    bmap->clear_bits(i * 4, 4);
+    bmap_test_assert(!bmap->is_allocated(i * 4, 4));
+  }
+
+  // set all bits again
+  bmap->set_bits(0, size);
+
+  // clear alternate bits, check and set those bits
+  for (i = 0; i < size/2; i++) {
+    bmap->clear_bit(i * 2 + 1);
+    bmap_test_assert(!bmap->check_bit(i * 2 + 1));
+    bmap_test_assert(bmap->check_n_set_bit(i * 2 + 1));
+  }
+
+  // free 1, 2 and size bits at a time and try to find n cont bits
+  for (i = 0; i < size / 4; i++) {
+    bmap->clear_bits(i * 2 + 1, i + 1);
+    bmap_test_assert(!bmap->check_bit(i * 2 + 1));
+    bmap_test_assert(bmap->find_n_cont_bits(i * 2 + 1, i + 1) ==
+        i + 1);
+  }
+
+  // free 1, 2 and size bits at a time and try to find any cont bits
+  for (i = 0; i < size / 4; i++) {
+    bmap->clear_bits(i * 2 + 1, i + 1);
+    bmap_test_assert(!bmap->is_allocated(i * 2 + 1, i + 1));
+  }
+
+  for (i = 0; i < size / 4; i++) {
+    bmap->clear_bits(i * 2 + 1, i + 1);
+    allocated = bmap->find_first_set_bits(i + 1, 0, &start, &scanned);
+
+    bmap_test_assert(allocated == i + 1);
+    bmap_test_assert(scanned == ((i * 2 + 1) + (i + 1)));
+    bmap_test_assert(start == i * 2 + 1);
+    bmap->set_bits(0, BmapEntry::size());
+
+  }
+
+
+
+  // Find few bits at end of bitmap and find those
+  bmap->clear_bits(0, 4);
+  bmap->clear_bits(BmapEntry::size() - 12, 5);
+  bmap->clear_bits(BmapEntry::size() - 6, 6);
+  allocated = bmap->find_first_set_bits(6, 0, &start, &scanned);
+
+  bmap_test_assert(allocated == 6);
+  bmap_test_assert(scanned == BmapEntry::size() - 6 + 6);
+  bmap_test_assert(start == BmapEntry::size() - 6);
+  bmap_test_assert(bmap->is_allocated(start, 6));
+
+  delete bmap;
+
+  {
+
+    bmap = new BmapEntry(g_ceph_context, false);
+    start = -1;
+    scanned = 0;
+    allocated = 0;
+    allocated = bmap->find_first_set_bits(1, 1, &start, &scanned);
+    bmap_test_assert(allocated == 1);
+    bmap_test_assert(start == 1);
+
+    allocated = bmap->find_first_set_bits(1, BmapEntry::size() - 2, &start, &scanned);
+    bmap_test_assert(allocated == 1);
+    bmap_test_assert(start == BmapEntry::size() - 2);
+
+    bmap->clear_bits(0, BmapEntry::size());
+    bmap->set_bits(0, BmapEntry::size() / 4);
+    allocated = bmap->find_first_set_bits(4, 2, &start, &scanned);
+    bmap_test_assert(allocated == 4);
+    bmap_test_assert(start == BmapEntry::size() / 4);
+    delete bmap;
+  }
+
+  bmap = new BmapEntry(g_ceph_context, false);
+  bmap->set_bits(4, BmapEntry::size() - 4);
+  bmap_test_assert(bmap->is_allocated(4, BmapEntry::size() - 4));
+  bmap_test_assert(!bmap->is_allocated(0, 4));
+  bmap->set_bits(0, 4);
+  bmap_test_assert(bmap->is_allocated(0, BmapEntry::size()));
+  delete bmap;
+
+}
+
+TEST(BitAllocator, test_zone_alloc)
+{
+  int total_blocks = 1024;
+  int64_t allocated = 0;
+
+  BitMapZone *zone = new BitMapZone(g_ceph_context, total_blocks, 0);
+
+  // Allocate all blocks and see that it is allocating in order.
+  bool lock = zone->lock_excl_try();
+  bmap_test_assert(lock);
+
+  int64_t blk_size = 1024;
+  AllocExtentVector extents;
+  ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size);
+  allocated = zone->alloc_blocks_dis(zone->size() / 2, 1, 0, 0, block_list);
+  bmap_test_assert(allocated == zone->size() / 2);
+
+
+  {
+    int64_t blk_size = 1024;
+    AllocExtentVector extents;
+    ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size);
+
+    zone = new BitMapZone(g_ceph_context, total_blocks, 0);
+    lock = zone->lock_excl_try();
+    bmap_test_assert(lock);
+    for (int i = 0; i < zone->size(); i += 4) {
+      block_list->reset();
+      allocated = zone->alloc_blocks_dis(1, 1, i, 0, block_list);
+      bmap_test_assert(allocated == 1);
+      EXPECT_EQ(extents[0].offset, (uint64_t) i * blk_size);
+    }
+
+    for (int i = 0; i < zone->size(); i += 4) {
+      zone->free_blocks(i, 1);
+    }
+  }
+
+  /*
+   * Min alloc size cases.
+   */
+  {
+    int64_t blk_size = 1;
+    AllocExtentVector extents;
+
+    for (int i = 1; i <= total_blocks - BmapEntry::size(); i = i << 1) {
+      for (int64_t j = 0; j <= BmapEntry::size(); j = 1 << j) {
+       extents.clear();
+        ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size);
+       zone = new BitMapZone(g_ceph_context, total_blocks, 0);
+        lock = zone->lock_excl_try();
+        bmap_test_assert(lock);
+
+        block_list->reset();
+        int64_t need_blks = (((total_blocks - j) / i) * i);
+        allocated = zone->alloc_blocks_dis(need_blks, i, j, 0, block_list);
+        bmap_test_assert(allocated == need_blks);
+        bmap_test_assert(extents[0].offset ==  (uint64_t) j);
+        delete block_list;
+        delete zone;
+      }
+    }
+
+    //allocation in loop
+    {
+      extents.clear();
+      ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size);
+      zone = new BitMapZone(g_ceph_context, total_blocks, 0);
+      lock = zone->lock_excl_try();
+
+      for (int iter = 1; iter < 5; iter++) {
+        for (int i = 1; i <= total_blocks; i = i << 1) {
+          for (int j = 0; j < total_blocks; j +=i) {
+            bmap_test_assert(lock);
+            block_list->reset();
+            int64_t need_blks = i;
+            allocated = zone->alloc_blocks_dis(need_blks, i, 0, 0, block_list);
+            bmap_test_assert(allocated == need_blks);
+            bmap_test_assert(extents[0].offset ==  (uint64_t) j);
+            block_list->reset();
+          }
+          {
+            allocated = zone->alloc_blocks_dis(1, 1, 0, 0, block_list);
+            bmap_test_assert(allocated == 0);
+            block_list->reset();
+          }
+         
+          for (int j = 0; j < total_blocks; j +=i) {
+            zone->free_blocks(j, i);
+          }
+        }
+      }
+      delete block_list;
+      delete zone;
+    }
+
+    {
+      extents.clear();
+      ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size);
+      zone = new BitMapZone(g_ceph_context, total_blocks, 0);
+      lock = zone->lock_excl_try();
+      bmap_test_assert(lock);
+
+      block_list->reset();
+      allocated = zone->alloc_blocks_dis(total_blocks + 1, total_blocks + 1, 0, 1024, block_list);
+      bmap_test_assert(allocated == 0);
+
+      block_list->reset();
+      allocated = zone->alloc_blocks_dis(total_blocks, total_blocks, 1, 1024, block_list);
+      bmap_test_assert(allocated == 0);
+
+      block_list->reset();
+      allocated = zone->alloc_blocks_dis(total_blocks, total_blocks, 0, 0, block_list);
+      bmap_test_assert(allocated == total_blocks);
+      bmap_test_assert(extents[0].offset == 0);
+
+      zone->free_blocks(extents[0].offset, allocated);
+        
+      delete block_list;
+      extents.clear();
+      block_list = new ExtentList(&extents, blk_size, total_blocks / 4 * blk_size);
+      allocated = zone->alloc_blocks_dis(total_blocks, total_blocks / 4, 0, 0, block_list);
+      bmap_test_assert(allocated == total_blocks);
+      for (int i = 0; i < 4; i++) {
+       bmap_test_assert(extents[i].offset == (uint64_t) i * (total_blocks / 4));
+      }
+    }
+  }
+}
+
+TEST(BitAllocator, test_bmap_alloc)
+{
+  const int max_iter = 3;
+
+  for (int round = 0; round < 3; round++) {
+    // Test zone of different sizes: 512, 1024, 2048
+    int64_t zone_size = 512ull << round;
+    ostringstream val;
+    val << zone_size;
+    g_conf->set_val("bluestore_bitmapallocator_blocks_per_zone", val.str());
+
+    // choose randomized span_size
+    int64_t span_size = 512ull << (rand() % 4);
+    val.str("");
+    val << span_size;
+    g_conf->set_val("bluestore_bitmapallocator_span_size", val.str());
+    g_ceph_context->_conf->apply_changes(NULL);
+
+    int64_t total_blocks = zone_size * 4;
+    int64_t allocated = 0;
+
+    BitAllocator *alloc = new BitAllocator(g_ceph_context, total_blocks,
+                                          zone_size, CONCURRENT);
+    int64_t alloc_size = 2;
+    for (int64_t iter = 0; iter < max_iter; iter++) {
+      for (int64_t j = 0; alloc_size <= total_blocks; j++) {
+        int64_t blk_size = 1024;
+        AllocExtentVector extents;
+        ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size, alloc_size);
+        for (int64_t i = 0; i < total_blocks; i += alloc_size) {
+          bmap_test_assert(alloc->reserve_blocks(alloc_size) == true);
+          allocated = alloc->alloc_blocks_dis_res(alloc_size, MIN(alloc_size, zone_size),
+                                                  0, block_list);
+          bmap_test_assert(alloc_size == allocated);
+          bmap_test_assert(block_list->get_extent_count() == 
+                           (alloc_size > zone_size? alloc_size / zone_size: 1));
+          bmap_test_assert(extents[0].offset == (uint64_t) i * blk_size);
+          bmap_test_assert((int64_t) extents[0].length == 
+                           ((alloc_size > zone_size? zone_size: alloc_size) * blk_size));
+          block_list->reset();
+        }
+        for (int64_t i = 0; i < total_blocks; i += alloc_size) {
+          alloc->free_blocks(i, alloc_size);
+        }
+        alloc_size = 2 << j; 
+      }
+    }
+
+    int64_t blk_size = 1024;
+    AllocExtentVector extents;
+
+    ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size);
+  
+    ASSERT_EQ(alloc->reserve_blocks(alloc->size() / 2), true);
+    allocated = alloc->alloc_blocks_dis_res(alloc->size()/2, 1, 0, block_list);
+    ASSERT_EQ(alloc->size()/2, allocated);
+
+    block_list->reset();
+    ASSERT_EQ(alloc->reserve_blocks(1), true);
+    allocated = alloc->alloc_blocks_dis_res(1, 1, 0, block_list);
+    bmap_test_assert(allocated == 1);
+
+    alloc->free_blocks(alloc->size()/2, 1);
+
+    block_list->reset();
+    ASSERT_EQ(alloc->reserve_blocks(1), true);
+    allocated = alloc->alloc_blocks_dis_res(1, 1, 0, block_list);
+    bmap_test_assert(allocated == 1);
+
+    bmap_test_assert((int64_t) extents[0].offset == alloc->size()/2 * blk_size);
+
+    delete block_list;
+    delete alloc;
+
+  }
+
+  // restore to typical value
+  g_conf->set_val("bluestore_bitmapallocator_blocks_per_zone", "1024");
+  g_conf->set_val("bluestore_bitmapallocator_span_size", "1024");
+  g_ceph_context->_conf->apply_changes(NULL);
+}
+
+bool alloc_extents_max_block(BitAllocator *alloc,
+           int64_t max_alloc,
+           int64_t total_alloc)
+{
+  int64_t blk_size = 1;
+  int64_t allocated = 0;
+  int64_t verified = 0;
+  int64_t count = 0;
+  AllocExtentVector extents;
+
+  ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, blk_size, max_alloc);
+
+  EXPECT_EQ(alloc->reserve_blocks(total_alloc), true);
+  allocated = alloc->alloc_blocks_dis_res(total_alloc, blk_size, 0, block_list);
+  EXPECT_EQ(allocated, total_alloc);
+
+  max_alloc = total_alloc > max_alloc? max_alloc: total_alloc;
+
+  for (auto &p: extents) {
+    count++;
+    EXPECT_EQ(p.length,  max_alloc);
+    verified += p.length;
+    if (verified >= total_alloc) {
+      break;
+    }
+  }
+
+  EXPECT_EQ(total_alloc / max_alloc, count);
+  return true;
+}
+
+TEST(BitAllocator, test_bmap_alloc2)
+{
+  int64_t total_blocks = 1024 * 4;
+  int64_t zone_size = 1024;
+  BitAllocator *alloc = new BitAllocator(g_ceph_context, total_blocks,
+                                        zone_size, CONCURRENT);
+
+  alloc_extents_max_block(alloc, 1, 16);
+  alloc_extents_max_block(alloc, 4, 16);
+  alloc_extents_max_block(alloc, 16, 16);
+  alloc_extents_max_block(alloc, 32, 16);
+}
+
+__thread int my_tid;
+
+void
+do_work_dis(BitAllocator *alloc)
+{
+  int num_iters = 10;
+  int64_t alloced = 0;
+  int64_t num_blocks = alloc->size() / NUM_THREADS;
+
+  AllocExtentVector extents;
+  ExtentList *block_list = new ExtentList(&extents, 4096);
+
+  while (num_iters--) {
+    alloc_assert(alloc->reserve_blocks(num_blocks));
+    alloced = alloc->alloc_blocks_dis_res(num_blocks, 1, 0, block_list);
+    alloc_assert(alloced == num_blocks);
+
+    alloc_assert(alloc->is_allocated_dis(block_list, num_blocks));
+    alloc->free_blocks_dis(num_blocks, block_list);
+    block_list->reset();
+  }
+}
+
+int tid = 0;
+static bool cont = true;
+
+void *
+worker(void *args)
+{
+  my_tid = __sync_fetch_and_add(&tid, 1);
+  BitAllocator *alloc = (BitAllocator *) args;
+  printf("Starting thread %d", my_tid);
+  do_work_dis(alloc);
+
+  return NULL;
+}
+
+TEST(BitAllocator, test_bmap_alloc_concurrent)
+{
+  int64_t total_blocks = MAX_BLOCKS;
+  int64_t zone_size = 1024;
+  pthread_t pthreads[NUM_THREADS] = {0};
+
+  bmap_test_assert(total_blocks <= MAX_BLOCKS);
+
+  BitAllocator *alloc = new BitAllocator(g_ceph_context, total_blocks,
+                                        zone_size, CONCURRENT);
+
+  for (int k = 0; k < 2; k++) {
+    cont = k;
+    printf("Spawning %d threads for parallel test. Mode Cont = %d.....\n", NUM_THREADS, cont);
+    for (int j = 0; j < NUM_THREADS; j++) {
+      if (pthread_create(&pthreads[j], NULL, worker, alloc)) {
+        printf("Unable to create worker thread.\n");
+        exit(0);
+      }
+    }
+
+    for (int j = 0; j < NUM_THREADS; j++) {
+      pthread_join(pthreads[j], NULL);
+    }
+  }
+}