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 //config:config IOSTAT
  10 //config:       bool "iostat (7.4 kb)"
  11 //config:       default y
  12 //config:       help
  13 //config:       Report CPU and I/O statistics
  14
  15 //applet:IF_IOSTAT(APPLET(iostat, BB_DIR_BIN, BB_SUID_DROP))
  16
  17 //kbuild:lib-$(CONFIG_IOSTAT) += iostat.o
  18
  19 #include "libbb.h"
  20 #include <sys/utsname.h>  /* struct utsname */
  21
  22 //#define debug(fmt, ...) fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__)
  23 #define debug(fmt, ...) ((void)0)
  24
  25 #define MAX_DEVICE_NAME 12
  26 #define MAX_DEVICE_NAME_STR "12"
  27
  28 #if 1
  29 typedef unsigned long long cputime_t;
  30 typedef long long icputime_t;
  31 # define FMT_DATA "ll"
  32 # define CPUTIME_MAX (~0ULL)
  33 #else
  34 typedef unsigned long cputime_t;
  35 typedef long icputime_t;
  36 # define FMT_DATA "l"
  37 # define CPUTIME_MAX (~0UL)
  38 #endif
  39
  40 enum {
  41         STATS_CPU_USER,
  42         STATS_CPU_NICE,
  43         STATS_CPU_SYSTEM,
  44         STATS_CPU_IDLE,
  45         STATS_CPU_IOWAIT,
  46         STATS_CPU_IRQ,
  47         STATS_CPU_SOFTIRQ,
  48         STATS_CPU_STEAL,
  49         STATS_CPU_GUEST,
  50
  51         GLOBAL_UPTIME,
  52         SMP_UPTIME,
  53
  54         N_STATS_CPU,
  55 };
  56
  57 typedef struct {
  58         cputime_t vector[N_STATS_CPU];
  59 } stats_cpu_t;
  60
  61 typedef struct {
  62         stats_cpu_t *prev;
  63         stats_cpu_t *curr;
  64         cputime_t itv;
  65 } stats_cpu_pair_t;
  66
  67 typedef struct {
  68         unsigned long long rd_sectors;
  69         unsigned long long wr_sectors;
  70         unsigned long rd_ops;
  71         unsigned long wr_ops;
  72 } stats_dev_data_t;
  73
  74 typedef struct stats_dev {
  75         struct stats_dev *next;
  76         char dname[MAX_DEVICE_NAME + 1];
  77         stats_dev_data_t prev_data;
  78         stats_dev_data_t curr_data;
  79 } stats_dev_t;
  80
  81 /* Globals. Sort by size and access frequency. */
  82 struct globals {
  83         smallint show_all;
  84         unsigned total_cpus;            /* Number of CPUs */
  85         unsigned clk_tck;               /* Number of clock ticks per second */
  86         llist_t *dev_name_list;         /* List of devices entered on the command line */
  87         stats_dev_t *stats_dev_list;
  88         struct tm tmtime;
  89         struct {
  90                 const char *str;
  91                 unsigned div;
  92         } unit;
  93 };
  94 #define G (*ptr_to_globals)
  95 #define INIT_G() do { \
  96         SET_PTR_TO_GLOBALS(xzalloc(sizeof(G))); \
  97         G.unit.str = "Blk"; \
  98         G.unit.div = 1; \
  99 } while (0)
 100
 101 /* Must match option string! */
 102 enum {
 103         OPT_c = 1 << 0,
 104         OPT_d = 1 << 1,
 105         OPT_t = 1 << 2,
 106         OPT_z = 1 << 3,
 107         OPT_k = 1 << 4,
 108         OPT_m = 1 << 5,
 109 };
 110
 111 static ALWAYS_INLINE int this_is_smp(void)
 112 {
 113         return (G.total_cpus > 1);
 114 }
 115
 116 static void print_header(void)
 117 {
 118         char buf[32];
 119         struct utsname uts;
 120
 121         uname(&uts); /* never fails */
 122
 123         /* Date representation for the current locale */
 124         strftime(buf, sizeof(buf), "%x", &G.tmtime);
 125
 126         printf("%s %s (%s) \t%s \t_%s_\t(%u CPU)\n\n",
 127                         uts.sysname, uts.release, uts.nodename,
 128                         buf, uts.machine, G.total_cpus);
 129 }
 130
 131 static void get_localtime(struct tm *ptm)
 132 {
 133         time_t timer;
 134         time(&timer);
 135         localtime_r(&timer, ptm);
 136 }
 137
 138 static void print_timestamp(void)
 139 {
 140         char buf[64];
 141         /* %x: date representation for the current locale */
 142         /* %X: time representation for the current locale */
 143         strftime(buf, sizeof(buf), "%x %X", &G.tmtime);
 144         puts(buf);
 145 }
 146
 147 static cputime_t get_smp_uptime(void)
 148 {
 149         FILE *fp;
 150         unsigned long sec, dec;
 151
 152         fp = xfopen_for_read("/proc/uptime");
 153
 154         if (fscanf(fp, "%lu.%lu", &sec, &dec) != 2)
 155                 bb_error_msg_and_die("can't read '%s'", "/proc/uptime");
 156
 157         fclose(fp);
 158
 159         return (cputime_t)sec * G.clk_tck + dec * G.clk_tck / 100;
 160 }
 161
 162 /* Fetch CPU statistics from /proc/stat */
 163 static void get_cpu_statistics(stats_cpu_t *sc)
 164 {
 165         FILE *fp;
 166         char buf[1024];
 167
 168         fp = xfopen_for_read("/proc/stat");
 169
 170         memset(sc, 0, sizeof(*sc));
 171
 172         while (fgets(buf, sizeof(buf), fp)) {
 173                 int i;
 174                 char *ibuf;
 175
 176                 /* Does the line start with "cpu "? */
 177                 if (!starts_with_cpu(buf) || buf[3] != ' ') {
 178                         continue;
 179                 }
 180                 ibuf = buf + 4;
 181                 for (i = STATS_CPU_USER; i <= STATS_CPU_GUEST; i++) {
 182                         ibuf = skip_whitespace(ibuf);
 183                         sscanf(ibuf, "%"FMT_DATA"u", &sc->vector[i]);
 184                         if (i != STATS_CPU_GUEST) {
 185                                 sc->vector[GLOBAL_UPTIME] += sc->vector[i];
 186                         }
 187                         ibuf = skip_non_whitespace(ibuf);
 188                 }
 189                 break;
 190         }
 191
 192         if (this_is_smp()) {
 193                 sc->vector[SMP_UPTIME] = get_smp_uptime();
 194         }
 195
 196         fclose(fp);
 197 }
 198
 199 static ALWAYS_INLINE cputime_t get_interval(cputime_t old, cputime_t new)
 200 {
 201         cputime_t itv = new - old;
 202
 203         return (itv == 0) ? 1 : itv;
 204 }
 205
 206 #if CPUTIME_MAX > 0xffffffff
 207 /*
 208  * Handle overflow conditions properly for counters which can have
 209  * less bits than cputime_t, depending on the kernel version.
 210  */
 211 /* Surprisingly, on 32bit inlining is a size win */
 212 static ALWAYS_INLINE cputime_t overflow_safe_sub(cputime_t prev, cputime_t curr)
 213 {
 214         cputime_t v = curr - prev;
 215
 216         if ((icputime_t)v < 0     /* curr < prev - counter overflow? */
 217          && prev <= 0xffffffff /* kernel uses 32bit value for the counter? */
 218         ) {
 219                 /* Add 33th bit set to 1 to curr, compensating for the overflow */
 220                 /* double shift defeats "warning: left shift count >= width of type" */
 221                 v += ((cputime_t)1 << 16) << 16;
 222         }
 223         return v;
 224 }
 225 #else
 226 static ALWAYS_INLINE cputime_t overflow_safe_sub(cputime_t prev, cputime_t curr)
 227 {
 228         return curr - prev;
 229 }
 230 #endif
 231
 232 static double percent_value(cputime_t prev, cputime_t curr, cputime_t itv)
 233 {
 234         return ((double)overflow_safe_sub(prev, curr)) / itv * 100;
 235 }
 236
 237 static void print_stats_cpu_struct(stats_cpu_pair_t *stats)
 238 {
 239         cputime_t *p = stats->prev->vector;
 240         cputime_t *c = stats->curr->vector;
 241         printf("        %7.2f %7.2f %7.2f %7.2f %7.2f %7.2f\n",
 242                 percent_value(p[STATS_CPU_USER]  , c[STATS_CPU_USER]  , stats->itv),
 243                 percent_value(p[STATS_CPU_NICE]  , c[STATS_CPU_NICE]  , stats->itv),
 244                 percent_value(p[STATS_CPU_SYSTEM] + p[STATS_CPU_SOFTIRQ] + p[STATS_CPU_IRQ],
 245                         c[STATS_CPU_SYSTEM] + c[STATS_CPU_SOFTIRQ] + c[STATS_CPU_IRQ], stats->itv),
 246                 percent_value(p[STATS_CPU_IOWAIT], c[STATS_CPU_IOWAIT], stats->itv),
 247                 percent_value(p[STATS_CPU_STEAL] , c[STATS_CPU_STEAL] , stats->itv),
 248                 percent_value(p[STATS_CPU_IDLE]  , c[STATS_CPU_IDLE]  , stats->itv)
 249         );
 250 }
 251
 252 static void cpu_report(stats_cpu_pair_t *stats)
 253 {
 254         /* Always print a header */
 255         puts("avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle");
 256
 257         /* Print current statistics */
 258         print_stats_cpu_struct(stats);
 259 }
 260
 261 static void print_stats_dev_struct(stats_dev_t *stats_dev, cputime_t itv)
 262 {
 263         stats_dev_data_t *p = &stats_dev->prev_data;
 264         stats_dev_data_t *c = &stats_dev->curr_data;
 265         if (option_mask32 & OPT_z)
 266                 if (p->rd_ops == c->rd_ops && p->wr_ops == c->wr_ops)
 267                         return;
 268
 269         printf("%-13s %8.2f %12.2f %12.2f %10llu %10llu\n",
 270                 stats_dev->dname,
 271                 percent_value(p->rd_ops + p->wr_ops, c->rd_ops + c->wr_ops, itv),
 272                 percent_value(p->rd_sectors, c->rd_sectors, itv) / G.unit.div,
 273                 percent_value(p->wr_sectors, c->wr_sectors, itv) / G.unit.div,
 274                 (c->rd_sectors - p->rd_sectors) / G.unit.div,
 275                 (c->wr_sectors - p->wr_sectors) / G.unit.div
 276         );
 277 }
 278
 279 static void print_devstat_header(void)
 280 {
 281         printf("Device:%15s%6s%s/s%6s%s/s%6s%s%6s%s\n",
 282                 "tps",
 283                 G.unit.str, "_read", G.unit.str, "_wrtn",
 284                 G.unit.str, "_read", G.unit.str, "_wrtn"
 285         );
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Is input partition of format [sdaN]?
 290  */
 291 static int is_partition(const char *dev)
 292 {
 293         /* Ok, this is naive... */
 294         return ((dev[0] - 's') | (dev[1] - 'd') | (dev[2] - 'a')) == 0 && isdigit(dev[3]);
 295 }
 296
 297 static stats_dev_t *stats_dev_find_or_new(const char *dev_name)
 298 {
 299         stats_dev_t **curr = &G.stats_dev_list;
 300
 301         while (*curr != NULL) {
 302                 if (strcmp((*curr)->dname, dev_name) == 0)
 303                         return *curr;
 304                 curr = &(*curr)->next;
 305         }
 306
 307         *curr = xzalloc(sizeof(stats_dev_t));
 308         strncpy((*curr)->dname, dev_name, MAX_DEVICE_NAME);
 309         return *curr;
 310 }
 311
 312 static void stats_dev_free(stats_dev_t *stats_dev)
 313 {
 314         if (stats_dev) {
 315                 stats_dev_free(stats_dev->next);
 316                 free(stats_dev);
 317         }
 318 }
 319
 320 static void do_disk_statistics(cputime_t itv)
 321 {
 322         char buf[128];
 323         char dev_name[MAX_DEVICE_NAME + 1];
 324         unsigned long long rd_sec_or_dummy;
 325         unsigned long long wr_sec_or_dummy;
 326         stats_dev_data_t *curr_data;
 327         stats_dev_t *stats_dev;
 328         FILE *fp;
 329         int rc;
 330
 331         fp = xfopen_for_read("/proc/diskstats");
 332         /* Read and possibly print stats from /proc/diskstats */
 333         while (fgets(buf, sizeof(buf), fp)) {
 334                 sscanf(buf, "%*s %*s %"MAX_DEVICE_NAME_STR"s", dev_name);
 335                 if (G.dev_name_list) {
 336                         /* Is device name in list? */
 337                         if (!llist_find_str(G.dev_name_list, dev_name))
 338                                 continue;
 339                 } else if (is_partition(dev_name)) {
 340                         continue;
 341                 }
 342
 343                 stats_dev = stats_dev_find_or_new(dev_name);
 344                 curr_data = &stats_dev->curr_data;
 345
 346                 rc = sscanf(buf, "%*s %*s %*s %lu %llu %llu %llu %lu %*s %llu",
 347                         &curr_data->rd_ops,
 348                         &rd_sec_or_dummy,
 349                         &curr_data->rd_sectors,
 350                         &wr_sec_or_dummy,
 351                         &curr_data->wr_ops,
 352                         &curr_data->wr_sectors);
 353                 if (rc != 6) {
 354                         curr_data->rd_sectors = rd_sec_or_dummy;
 355                         curr_data->wr_sectors = wr_sec_or_dummy;
 356                         //curr_data->rd_ops = ;
 357                         curr_data->wr_ops = (unsigned long)curr_data->rd_sectors;
 358                 }
 359
 360                 if (!G.dev_name_list /* User didn't specify device */
 361                  && !G.show_all
 362                  && curr_data->rd_ops == 0
 363                  && curr_data->wr_ops == 0
 364                 ) {
 365                         /* Don't print unused device */
 366                         continue;
 367                 }
 368
 369                 /* Print current statistics */
 370                 print_stats_dev_struct(stats_dev, itv);
 371                 stats_dev->prev_data = *curr_data;
 372         }
 373
 374         fclose(fp);
 375 }
 376
 377 static void dev_report(cputime_t itv)
 378 {
 379         /* Always print a header */
 380         print_devstat_header();
 381
 382         /* Fetch current disk statistics */
 383         do_disk_statistics(itv);
 384 }
 385
 386 //usage:#define iostat_trivial_usage
 387 //usage:       "[-c] [-d] [-t] [-z] [-k|-m] [ALL|BLOCKDEV...] [INTERVAL [COUNT]]"
 388 //usage:#define iostat_full_usage "\n\n"
 389 //usage:       "Report CPU and I/O statistics\n"
 390 //usage:     "\n        -c      Show CPU utilization"
 391 //usage:     "\n        -d      Show device utilization"
 392 //usage:     "\n        -t      Print current time"
 393 //usage:     "\n        -z      Omit devices with no activity"
 394 //usage:     "\n        -k      Use kb/s"
 395 //usage:     "\n        -m      Use Mb/s"
 396
 397 int iostat_main(int argc, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
 398 int iostat_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
 399 {
 400         int opt;
 401         unsigned interval;
 402         int count;
 403         stats_cpu_t stats_data[2];
 404         smallint current_stats;
 405
 406         INIT_G();
 407
 408         memset(&stats_data, 0, sizeof(stats_data));
 409
 410         /* Get number of clock ticks per sec */
 411         G.clk_tck = bb_clk_tck();
 412
 413         /* Determine number of CPUs */
 414         G.total_cpus = get_cpu_count();
 415         if (G.total_cpus == 0)
 416                 G.total_cpus = 1;
 417
 418         /* Parse and process arguments */
 419         /* -k and -m are mutually exclusive */
 420         opt = getopt32(argv, "^" "cdtzkm" "\0" "k--m:m--k");
 421         if (!(opt & (OPT_c + OPT_d)))
 422                 /* Default is -cd */
 423                 opt |= OPT_c + OPT_d;
 424
 425         argv += optind;
 426
 427         /* Store device names into device list */
 428         while (*argv && !isdigit(*argv[0])) {
 429                 if (strcmp(*argv, "ALL") != 0) {
 430                         /* If not ALL, save device name */
 431                         char *dev_name = skip_dev_pfx(*argv);
 432                         if (!llist_find_str(G.dev_name_list, dev_name)) {
 433                                 llist_add_to(&G.dev_name_list, dev_name);
 434                         }
 435                 } else {
 436                         G.show_all = 1;
 437                 }
 438                 argv++;
 439         }
 440
 441         interval = 0;
 442         count = 1;
 443         if (*argv) {
 444                 /* Get interval */
 445                 interval = xatoi_positive(*argv);
 446                 count = (interval != 0 ? -1 : 1);
 447                 argv++;
 448                 if (*argv)
 449                         /* Get count value */
 450                         count = xatoi_positive(*argv);
 451         }
 452
 453         if (opt & OPT_m) {
 454                 G.unit.str = " MB";
 455                 G.unit.div = 2048;
 456         }
 457
 458         if (opt & OPT_k) {
 459                 G.unit.str = " kB";
 460                 G.unit.div = 2;
 461         }
 462
 463         get_localtime(&G.tmtime);
 464
 465         /* Display header */
 466         print_header();
 467
 468         current_stats = 0;
 469         /* Main loop */
 470         for (;;) {
 471                 stats_cpu_pair_t stats;
 472
 473                 stats.prev = &stats_data[current_stats ^ 1];
 474                 stats.curr = &stats_data[current_stats];
 475
 476                 /* Fill the time structure */
 477                 get_localtime(&G.tmtime);
 478
 479                 /* Fetch current CPU statistics */
 480                 get_cpu_statistics(stats.curr);
 481
 482                 /* Get interval */
 483                 stats.itv = get_interval(
 484                         stats.prev->vector[GLOBAL_UPTIME],
 485                         stats.curr->vector[GLOBAL_UPTIME]
 486                 );
 487
 488                 if (opt & OPT_t)
 489                         print_timestamp();
 490
 491                 if (opt & OPT_c) {
 492                         cpu_report(&stats);
 493                         if (opt & OPT_d)
 494                                 /* Separate outputs by a newline */
 495                                 bb_putchar('\n');
 496                 }
 497
 498                 if (opt & OPT_d) {
 499                         if (this_is_smp()) {
 500                                 stats.itv = get_interval(
 501                                         stats.prev->vector[SMP_UPTIME],
 502                                         stats.curr->vector[SMP_UPTIME]
 503                                 );
 504                         }
 505                         dev_report(stats.itv);
 506                 }
 507
 508                 bb_putchar('\n');
 509
 510                 if (count > 0) {
 511                         if (--count == 0)
 512                                 break;
 513                 }
 514
 515                 /* Swap stats */
 516                 current_stats ^= 1;
 517
 518                 sleep(interval);
 519         }
 520
 521         if (ENABLE_FEATURE_CLEAN_UP) {
 522                 llist_free(G.dev_name_list, NULL);
 523                 stats_dev_free(G.stats_dev_list);
 524                 free(&G);
 525         }
 526
 527         return EXIT_SUCCESS;
 528 }