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