procps/iostat.c

   1 /* vi: set sw=4 ts=4: */
   2 /*
   3  * Report CPU and I/O stats, based on sysstat version 9.1.2 by Sebastien Godard
   4  *
   5  * Copyright (C) 2010 Marek Polacek <mmpolacek@gmail.com>
   6  *
   7  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this source tree.
   8  */
   9
  10 //config:config IOSTAT
  11 //config:       bool "iostat"
  12 //config:       default y
  13 //config:       help
  14 //config:         Report CPU and I/O statistics
  15
  16 //applet:IF_IOSTAT(APPLET(iostat, BB_DIR_BIN, BB_SUID_DROP))
  17
  18 //kbuild:lib-$(CONFIG_IOSTAT) += iostat.o
  19
  20 #include "libbb.h"
  21 #include <sys/utsname.h>  /* struct utsname */
  22
  23 //#define debug(fmt, ...) fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__)
  24 #define debug(fmt, ...) ((void)0)
  25
  26 #define MAX_DEVICE_NAME 12
  27 #define MAX_DEVICE_NAME_STR "12"
  28
  29 #if 1
  30 typedef unsigned long long cputime_t;
  31 typedef long long icputime_t;
  32 # define FMT_DATA "ll"
  33 # define CPUTIME_MAX (~0ULL)
  34 #else
  35 typedef unsigned long cputime_t;
  36 typedef long icputime_t;
  37 # define FMT_DATA "l"
  38 # define CPUTIME_MAX (~0UL)
  39 #endif
  40
  41 enum {
  42         STATS_CPU_USER,
  43         STATS_CPU_NICE,
  44         STATS_CPU_SYSTEM,
  45         STATS_CPU_IDLE,
  46         STATS_CPU_IOWAIT,
  47         STATS_CPU_IRQ,
  48         STATS_CPU_SOFTIRQ,
  49         STATS_CPU_STEAL,
  50         STATS_CPU_GUEST,
  51
  52         GLOBAL_UPTIME,
  53         SMP_UPTIME,
  54
  55         N_STATS_CPU,
  56 };
  57
  58 typedef struct {
  59         cputime_t vector[N_STATS_CPU];
  60 } stats_cpu_t;
  61
  62 typedef struct {
  63         stats_cpu_t *prev;
  64         stats_cpu_t *curr;
  65         cputime_t itv;
  66 } stats_cpu_pair_t;
  67
  68 typedef struct {
  69         unsigned long long rd_sectors;
  70         unsigned long long wr_sectors;
  71         unsigned long rd_ops;
  72         unsigned long wr_ops;
  73 } stats_dev_data_t;
  74
  75 typedef struct stats_dev {
  76         struct stats_dev *next;
  77         char dname[MAX_DEVICE_NAME + 1];
  78         stats_dev_data_t prev_data;
  79         stats_dev_data_t curr_data;
  80 } stats_dev_t;
  81
  82 /* Globals. Sort by size and access frequency. */
  83 struct globals {
  84         smallint show_all;
  85         unsigned total_cpus;            /* Number of CPUs */
  86         unsigned clk_tck;               /* Number of clock ticks per second */
  87         llist_t *dev_name_list;         /* List of devices entered on the command line */
  88         stats_dev_t *stats_dev_list;
  89         struct tm tmtime;
  90         struct {
  91                 const char *str;
  92                 unsigned div;
  93         } unit;
  94 };
  95 #define G (*ptr_to_globals)
  96 #define INIT_G() do { \
  97         SET_PTR_TO_GLOBALS(xzalloc(sizeof(G))); \
  98         G.unit.str = "Blk"; \
  99         G.unit.div = 1; \
 100 } while (0)
 101
 102 /* Must match option string! */
 103 enum {
 104         OPT_c = 1 << 0,
 105         OPT_d = 1 << 1,
 106         OPT_t = 1 << 2,
 107         OPT_z = 1 << 3,
 108         OPT_k = 1 << 4,
 109         OPT_m = 1 << 5,
 110 };
 111
 112 static ALWAYS_INLINE unsigned get_user_hz(void)
 113 {
 114         return sysconf(_SC_CLK_TCK);
 115 }
 116
 117 static ALWAYS_INLINE int this_is_smp(void)
 118 {
 119         return (G.total_cpus > 1);
 120 }
 121
 122 static void print_header(void)
 123 {
 124         char buf[32];
 125         struct utsname uts;
 126
 127         uname(&uts); /* never fails */
 128
 129         /* Date representation for the current locale */
 130         strftime(buf, sizeof(buf), "%x", &G.tmtime);
 131
 132         printf("%s %s (%s) \t%s \t_%s_\t(%u CPU)\n\n",
 133                         uts.sysname, uts.release, uts.nodename,
 134                         buf, uts.machine, G.total_cpus);
 135 }
 136
 137 static void get_localtime(struct tm *ptm)
 138 {
 139         time_t timer;
 140         time(&timer);
 141         localtime_r(&timer, ptm);
 142 }
 143
 144 static void print_timestamp(void)
 145 {
 146         char buf[64];
 147         /* %x: date representation for the current locale */
 148         /* %X: time representation for the current locale */
 149         strftime(buf, sizeof(buf), "%x %X", &G.tmtime);
 150         printf("%s\n", buf);
 151 }
 152
 153 static cputime_t get_smp_uptime(void)
 154 {
 155         FILE *fp;
 156         unsigned long sec, dec;
 157
 158         fp = xfopen_for_read("/proc/uptime");
 159
 160         if (fscanf(fp, "%lu.%lu", &sec, &dec) != 2)
 161                 bb_error_msg_and_die("can't read '%s'", "/proc/uptime");
 162
 163         fclose(fp);
 164
 165         return (cputime_t)sec * G.clk_tck + dec * G.clk_tck / 100;
 166 }
 167
 168 /* Fetch CPU statistics from /proc/stat */
 169 static void get_cpu_statistics(stats_cpu_t *sc)
 170 {
 171         FILE *fp;
 172         char buf[1024];
 173
 174         fp = xfopen_for_read("/proc/stat");
 175
 176         memset(sc, 0, sizeof(*sc));
 177
 178         while (fgets(buf, sizeof(buf), fp)) {
 179                 int i;
 180                 char *ibuf;
 181
 182                 /* Does the line start with "cpu "? */
 183                 if (!starts_with_cpu(buf) || buf[3] != ' ') {
 184                         continue;
 185                 }
 186                 ibuf = buf + 4;
 187                 for (i = STATS_CPU_USER; i <= STATS_CPU_GUEST; i++) {
 188                         ibuf = skip_whitespace(ibuf);
 189                         sscanf(ibuf, "%"FMT_DATA"u", &sc->vector[i]);
 190                         if (i != STATS_CPU_GUEST) {
 191                                 sc->vector[GLOBAL_UPTIME] += sc->vector[i];
 192                         }
 193                         ibuf = skip_non_whitespace(ibuf);
 194                 }
 195                 break;
 196         }
 197
 198         if (this_is_smp()) {
 199                 sc->vector[SMP_UPTIME] = get_smp_uptime();
 200         }
 201
 202         fclose(fp);
 203 }
 204
 205 static ALWAYS_INLINE cputime_t get_interval(cputime_t old, cputime_t new)
 206 {
 207         cputime_t itv = new - old;
 208
 209         return (itv == 0) ? 1 : itv;
 210 }
 211
 212 #if CPUTIME_MAX > 0xffffffff
 213 /*
 214  * Handle overflow conditions properly for counters which can have
 215  * less bits than cputime_t, depending on the kernel version.
 216  */
 217 /* Surprisingly, on 32bit inlining is a size win */
 218 static ALWAYS_INLINE cputime_t overflow_safe_sub(cputime_t prev, cputime_t curr)
 219 {
 220         cputime_t v = curr - prev;
 221
 222         if ((icputime_t)v < 0     /* curr < prev - counter overflow? */
 223          && prev <= 0xffffffff /* kernel uses 32bit value for the counter? */
 224         ) {
 225                 /* Add 33th bit set to 1 to curr, compensating for the overflow */
 226                 /* double shift defeats "warning: left shift count >= width of type" */
 227                 v += ((cputime_t)1 << 16) << 16;
 228         }
 229         return v;
 230 }
 231 #else
 232 static ALWAYS_INLINE cputime_t overflow_safe_sub(cputime_t prev, cputime_t curr)
 233 {
 234         return curr - prev;
 235 }
 236 #endif
 237
 238 static double percent_value(cputime_t prev, cputime_t curr, cputime_t itv)
 239 {
 240         return ((double)overflow_safe_sub(prev, curr)) / itv * 100;
 241 }
 242
 243 static void print_stats_cpu_struct(stats_cpu_pair_t *stats)
 244 {
 245         cputime_t *p = stats->prev->vector;
 246         cputime_t *c = stats->curr->vector;
 247         printf("        %7.2f %7.2f %7.2f %7.2f %7.2f %7.2f\n",
 248                 percent_value(p[STATS_CPU_USER]  , c[STATS_CPU_USER]  , stats->itv),
 249                 percent_value(p[STATS_CPU_NICE]  , c[STATS_CPU_NICE]  , stats->itv),
 250                 percent_value(p[STATS_CPU_SYSTEM] + p[STATS_CPU_SOFTIRQ] + p[STATS_CPU_IRQ],
 251                         c[STATS_CPU_SYSTEM] + c[STATS_CPU_SOFTIRQ] + c[STATS_CPU_IRQ], stats->itv),
 252                 percent_value(p[STATS_CPU_IOWAIT], c[STATS_CPU_IOWAIT], stats->itv),
 253                 percent_value(p[STATS_CPU_STEAL] , c[STATS_CPU_STEAL] , stats->itv),
 254                 percent_value(p[STATS_CPU_IDLE]  , c[STATS_CPU_IDLE]  , stats->itv)
 255         );
 256 }
 257
 258 static void cpu_report(stats_cpu_pair_t *stats)
 259 {
 260         /* Always print a header */
 261         puts("avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle");
 262
 263         /* Print current statistics */
 264         print_stats_cpu_struct(stats);
 265 }
 266
 267 static void print_stats_dev_struct(stats_dev_t *stats_dev, cputime_t itv)
 268 {
 269         stats_dev_data_t *p = &stats_dev->prev_data;
 270         stats_dev_data_t *c = &stats_dev->curr_data;
 271         if (option_mask32 & OPT_z)
 272                 if (p->rd_ops == c->rd_ops && p->wr_ops == c->wr_ops)
 273                         return;
 274
 275         printf("%-13s %8.2f %12.2f %12.2f %10llu %10llu\n",
 276                 stats_dev->dname,
 277                 percent_value(p->rd_ops + p->wr_ops, c->rd_ops + c->wr_ops, itv),
 278                 percent_value(p->rd_sectors, c->rd_sectors, itv) / G.unit.div,
 279                 percent_value(p->wr_sectors, c->wr_sectors, itv) / G.unit.div,
 280                 (c->rd_sectors - p->rd_sectors) / G.unit.div,
 281                 (c->wr_sectors - p->wr_sectors) / G.unit.div
 282         );
 283 }
 284
 285 static void print_devstat_header(void)
 286 {
 287         printf("Device:%15s%6s%s/s%6s%s/s%6s%s%6s%s\n",
 288                 "tps",
 289                 G.unit.str, "_read", G.unit.str, "_wrtn",
 290                 G.unit.str, "_read", G.unit.str, "_wrtn"
 291         );
 292 }
 293
 294 /*
 295  * Is input partition of format [sdaN]?
 296  */
 297 static int is_partition(const char *dev)
 298 {
 299         /* Ok, this is naive... */
 300         return ((dev[0] - 's') | (dev[1] - 'd') | (dev[2] - 'a')) == 0 && isdigit(dev[3]);
 301 }
 302
 303 static stats_dev_t *stats_dev_find_or_new(const char *dev_name)
 304 {
 305         stats_dev_t **curr = &G.stats_dev_list;
 306
 307         while (*curr != NULL) {
 308                 if (strcmp((*curr)->dname, dev_name) == 0)
 309                         return *curr;
 310                 curr = &(*curr)->next;
 311         }
 312
 313         *curr = xzalloc(sizeof(stats_dev_t));
 314         strncpy((*curr)->dname, dev_name, MAX_DEVICE_NAME);
 315         return *curr;
 316 }
 317
 318 static void stats_dev_free(stats_dev_t *stats_dev)
 319 {
 320         if (stats_dev) {
 321                 stats_dev_free(stats_dev->next);
 322                 free(stats_dev);
 323         }
 324 }
 325
 326 static void do_disk_statistics(cputime_t itv)
 327 {
 328         char buf[128];
 329         char dev_name[MAX_DEVICE_NAME + 1];
 330         unsigned long long rd_sec_or_dummy;
 331         unsigned long long wr_sec_or_dummy;
 332         stats_dev_data_t *curr_data;
 333         stats_dev_t *stats_dev;
 334         FILE *fp;
 335         int rc;
 336
 337         fp = xfopen_for_read("/proc/diskstats");
 338         /* Read and possibly print stats from /proc/diskstats */
 339         while (fgets(buf, sizeof(buf), fp)) {
 340                 sscanf(buf, "%*s %*s %"MAX_DEVICE_NAME_STR"s", dev_name);
 341                 if (G.dev_name_list) {
 342                         /* Is device name in list? */
 343                         if (!llist_find_str(G.dev_name_list, dev_name))
 344                                 continue;
 345                 } else if (is_partition(dev_name)) {
 346                         continue;
 347                 }
 348
 349                 stats_dev = stats_dev_find_or_new(dev_name);
 350                 curr_data = &stats_dev->curr_data;
 351
 352                 rc = sscanf(buf, "%*s %*s %*s %lu %llu %llu %llu %lu %*s %llu",
 353                         &curr_data->rd_ops,
 354                         &rd_sec_or_dummy,
 355                         &curr_data->rd_sectors,
 356                         &wr_sec_or_dummy,
 357                         &curr_data->wr_ops,
 358                         &curr_data->wr_sectors);
 359                 if (rc != 6) {
 360                         curr_data->rd_sectors = rd_sec_or_dummy;
 361                         curr_data->wr_sectors = wr_sec_or_dummy;
 362                         //curr_data->rd_ops = ;
 363                         curr_data->wr_ops = (unsigned long)curr_data->rd_sectors;
 364                 }
 365
 366                 if (!G.dev_name_list /* User didn't specify device */
 367                  && !G.show_all
 368                  && curr_data->rd_ops == 0
 369                  && curr_data->wr_ops == 0
 370                 ) {
 371                         /* Don't print unused device */
 372                         continue;
 373                 }
 374
 375                 /* Print current statistics */
 376                 print_stats_dev_struct(stats_dev, itv);
 377                 stats_dev->prev_data = *curr_data;
 378         }
 379
 380         fclose(fp);
 381 }
 382
 383 static void dev_report(cputime_t itv)
 384 {
 385         /* Always print a header */
 386         print_devstat_header();
 387
 388         /* Fetch current disk statistics */
 389         do_disk_statistics(itv);
 390 }
 391
 392 //usage:#define iostat_trivial_usage
 393 //usage:       "[-c] [-d] [-t] [-z] [-k|-m] [ALL|BLOCKDEV...] [INTERVAL [COUNT]]"
 394 //usage:#define iostat_full_usage "\n\n"
 395 //usage:       "Report CPU and I/O statistics\n"
 396 //usage:     "\n        -c      Show CPU utilization"
 397 //usage:     "\n        -d      Show device utilization"
 398 //usage:     "\n        -t      Print current time"
 399 //usage:     "\n        -z      Omit devices with no activity"
 400 //usage:     "\n        -k      Use kb/s"
 401 //usage:     "\n        -m      Use Mb/s"
 402
 403 int iostat_main(int argc, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 404 int iostat_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 405 {
 406         int opt;
 407         unsigned interval;
 408         int count;
 409         stats_cpu_t stats_data[2];
 410         smallint current_stats;
 411
 412         INIT_G();
 413
 414         memset(&stats_data, 0, sizeof(stats_data));
 415
 416         /* Get number of clock ticks per sec */
 417         G.clk_tck = get_user_hz();
 418
 419         /* Determine number of CPUs */
 420         G.total_cpus = get_cpu_count();
 421         if (G.total_cpus == 0)
 422                 G.total_cpus = 1;
 423
 424         /* Parse and process arguments */
 425         /* -k and -m are mutually exclusive */
 426         opt_complementary = "k--m:m--k";
 427         opt = getopt32(argv, "cdtzkm");
 428         if (!(opt & (OPT_c + OPT_d)))
 429                 /* Default is -cd */
 430                 opt |= OPT_c + OPT_d;
 431
 432         argv += optind;
 433
 434         /* Store device names into device list */
 435         while (*argv && !isdigit(*argv[0])) {
 436                 if (strcmp(*argv, "ALL") != 0) {
 437                         /* If not ALL, save device name */
 438                         char *dev_name = skip_dev_pfx(*argv);
 439                         if (!llist_find_str(G.dev_name_list, dev_name)) {
 440                                 llist_add_to(&G.dev_name_list, dev_name);
 441                         }
 442                 } else {
 443                         G.show_all = 1;
 444                 }
 445                 argv++;
 446         }
 447
 448         interval = 0;
 449         count = 1;
 450         if (*argv) {
 451                 /* Get interval */
 452                 interval = xatoi_positive(*argv);
 453                 count = (interval != 0 ? -1 : 1);
 454                 argv++;
 455                 if (*argv)
 456                         /* Get count value */
 457                         count = xatoi_positive(*argv);
 458         }
 459
 460         if (opt & OPT_m) {
 461                 G.unit.str = " MB";
 462                 G.unit.div = 2048;
 463         }
 464
 465         if (opt & OPT_k) {
 466                 G.unit.str = " kB";
 467                 G.unit.div = 2;
 468         }
 469
 470         get_localtime(&G.tmtime);
 471
 472         /* Display header */
 473         print_header();
 474
 475         current_stats = 0;
 476         /* Main loop */
 477         for (;;) {
 478                 stats_cpu_pair_t stats;
 479
 480                 stats.prev = &stats_data[current_stats ^ 1];
 481                 stats.curr = &stats_data[current_stats];
 482
 483                 /* Fill the time structure */
 484                 get_localtime(&G.tmtime);
 485
 486                 /* Fetch current CPU statistics */
 487                 get_cpu_statistics(stats.curr);
 488
 489                 /* Get interval */
 490                 stats.itv = get_interval(
 491                         stats.prev->vector[GLOBAL_UPTIME],
 492                         stats.curr->vector[GLOBAL_UPTIME]
 493                 );
 494
 495                 if (opt & OPT_t)
 496                         print_timestamp();
 497
 498                 if (opt & OPT_c) {
 499                         cpu_report(&stats);
 500                         if (opt & OPT_d)
 501                                 /* Separate outputs by a newline */
 502                                 bb_putchar('\n');
 503                 }
 504
 505                 if (opt & OPT_d) {
 506                         if (this_is_smp()) {
 507                                 stats.itv = get_interval(
 508                                         stats.prev->vector[SMP_UPTIME],
 509                                         stats.curr->vector[SMP_UPTIME]
 510                                 );
 511                         }
 512                         dev_report(stats.itv);
 513                 }
 514
 515                 bb_putchar('\n');
 516
 517                 if (count > 0) {
 518                         if (--count == 0)
 519                                 break;
 520                 }
 521
 522                 /* Swap stats */
 523                 current_stats ^= 1;
 524
 525                 sleep(interval);
 526         }
 527
 528         if (ENABLE_FEATURE_CLEAN_UP) {
 529                 llist_free(G.dev_name_list, NULL);
 530                 stats_dev_free(G.stats_dev_list);
 531                 free(&G);
 532         }
 533
 534         return EXIT_SUCCESS;
 535 }