stressapptest源码剖析：主函数main解析和sat类头文件分析

分类:热门推荐日期:2024-03-13浏览:1评论:0

主函数main解析和sat类头文件分析

  • 一、简介
  • 二、入口函数main.cc剖析
  • 三、SAT压力测试对象接口和数据结构
  • 总结

    一、简介

    stressapptest（简称SAT）是一种用于在Linux系统上测试系统稳定性和可靠性的工具，通过产生CPU、内存、磁盘等各种负载来测试系统的稳定性。

    本文主要剖析入口函数main()的流程，以及stressapptest的核心类Sat的头文件定义。从简单开始，一步步分析各个功能模块。

    二、入口函数main.cc剖析

    main.cc的代码块如下，主打一个简洁。通过注释的方式剖析大致流程。

    #include "sattypes.h"
#include "sat.h"
// 入口函数。
int main(int argc, char **argv) { // Sat是stressapptest的核心类，通过SatFactory返回创建的对象指针。
  Sat *sat = SatFactory();
  if (sat == NULL) { logprintf(0, "Process Error: failed to allocate Sat object\n");
    return 255;
  }
  // 创建sat对象后，必须先解析命令行参数
  if (!sat->ParseArgs(argc, argv)) { logprintf(0, "Process Error: Sat::ParseArgs() failed\n");
    sat->bad_status();
  } else if (!sat->Initialize()) {// 接着进行相关的初始化
    logprintf(0, "Process Error: Sat::Initialize() failed\n");
    sat->bad_status();
  } else if (!sat->Run()) {// 初始化完成后即可运行压力测试
    logprintf(0, "Process Error: Sat::Run() failed\n");
    sat->bad_status();
  }
  // 测试完成后通过这个打印结果
  sat->PrintResults();
  // 进行一些清理工作
  if (!sat->Cleanup()) { logprintf(0, "Process Error: Sat::Cleanup() failed\n");
    sat->bad_status();
  }
  // 检查Sat的状态，以便返回给终端方便用户了解状态
  int retval;
  if (sat->status() != 0) { logprintf(0, "Process Error: Fatal issue encountered. See above logs for "
              "details.\n");
    retval = 1;
  } else if (sat->errors() != 0) { retval = 1;
  } else { retval = 0;
  }
  // 释放Sat类的内存
  delete sat;
  return retval;
}

    执行流程图：

    SatFactory()的实现在sat_factory.cc中，声明在sat.h里。非常的简单，就是new一个对象，然后返回。

    #include "sat.h"  // NOLINT
Sat *SatFactory() { return new Sat();
}

    三、SAT压力测试对象接口和数据结构

    这是一个为系统级压力测试和分析而设计的综合压力测试类。这里先了解功能函数接口，实现细节后面再分析。

    class Sat代码的简单分析：

    1. 代码定义了一个名为Sat的类，其中包含各种成员函数和数据成员。
    2. 有一个构造函数Sat()、一个析构函数~Sat()和几个成员函数来解析参数、初始化、运行测试、打印结果和清理。
    3. 类还包含获取和返回空页和满页的函数、访问器函数和操作错误注入的函数。
    4. 包含初始化、线程管理、分析和报告函数。
    5. 数据成员用来保存配置参数、控制标志、内存和测试配置、资源和结果。
    6. 代码使用了各种c++特性，如enmu类型、vector 和 map。
    7. 利用多线程使用pthreads，并包含特定的方法不同类型的压力测试，如内存，文件IO，网络IO，磁盘IO, CPU压力，和缓存一致性测试。
    8. 类定义并使用多个队列结构进行页面管理，它同时使用单锁和细锁队列实现。
    9. 包含各种不允许的复制和赋值操作。
    // sat.h : sat stress test object interface and data structures
#ifndef STRESSAPPTEST_SAT_H_
#define STRESSAPPTEST_SAT_H_
#include #include #include #include // This file must work with autoconf on its public version,
// so these includes are correct.
#include "finelock_queue.h"
#include "queue.h"
#include "sattypes.h"
#include "worker.h"
#include "os.h"
// SAT stress test class.
class Sat { public:
  // Enum for page queue implementation switch.
  // 用于页面队列的单锁和细锁模式切换。SAT_ONELOCK和SAT_FINELOCK有不同的实现方式。
  enum PageQueueType { SAT_ONELOCK, SAT_FINELOCK };
  Sat();
  virtual ~Sat();
  // Read configuration from arguments. Called first.
  // 从命令行参数中读取配置参数，这个必须在所有的操作前调用。
  bool ParseArgs(int argc, char **argv);
  virtual bool CheckGoogleSpecificArgs(int argc, char **argv, int *i);
  // Initialize data structures, subclasses, and resources,
  // based on command line args.
  // Called after ParseArgs().
  // 根据命令行参数初始化数据结构、子类和资源。在ParseArgs()之后调用。
  bool Initialize();
  // Execute the test. Initialize() and ParseArgs() must be called first.
  // This must be called from a single-threaded program.
  // 执行测试。Initialize()和ParseArgs()必须先调用；而且不能被多线程或多次调用。
  bool Run();
  // Pretty print result summary.
  // Called after Run().
  // Return value is success or failure of the SAT run, *not* of this function!
  // 打印结果概括。
  bool PrintResults();
  // Pretty print version info.
  // 打印版本信息
  bool PrintVersion();
  // Pretty print help.
  // 打印帮助信息
  virtual void PrintHelp();
  // Clean up allocations and resources.
  // Called last.
  // 清理分配和资源。最后才调用。
  bool Cleanup();
  // Abort Run().  Only for use by Run()-installed signal handlers.
  // 中止运行。仅供Run()使用，而且安装了信号处理才能使用。
  void Break() { user_break_ = true; }
  // Fetch and return empty and full pages into the empty and full pools.
  bool GetValid(struct page_entry *pe);             // 获取任何有效的page
  bool PutValid(struct page_entry *pe);             // 放置有效page,
  bool GetEmpty(struct page_entry *pe);             // 获取带有任何tag的空page
  bool PutEmpty(struct page_entry *pe);             // 放置带有任何tag的空page
  bool GetValid(struct page_entry *pe, int32 tag);  // 获取任何有效的page,并且指定tag
  bool GetEmpty(struct page_entry *pe, int32 tag);  // 获取指定tag的空page
  // Accessor functions.
  // 一些获取成员变量值的函数。
  int verbosity() const { return verbosity_; }
  int logfile() const { return logfile_; }
  int page_length() const { return page_length_; }
  int disk_pages() const { return disk_pages_; }
  int strict() const { return strict_; }
  int tag_mode() const { return tag_mode_; }
  int status() const { return statuscount_; }
  void bad_status() { statuscount_++; }
  int errors() const { return errorcount_; }
  int warm() const { return warm_; }
  bool stop_on_error() const { return stop_on_error_; }
  bool use_affinity() const { return use_affinity_; }
  int32 region_mask() const { return region_mask_; }
  // Semi-accessor to find the "nth" region to avoid replicated bit searching..
  // 查找“第n”区域以避免重复bit位搜索。
  int32 region_find(int32 num) const { for (int i = 0; i < 32; i++) { if ((1 << i) & region_mask_) { if (num == 0)
          return i;
        num--;
      }
    }
    return 0;
  }
  // Causes false errors for unittesting.
  // Setting to "true" causes errors to be injected.
  // 造成单元测试错误。设置为“true”会导致注入错误。
  void set_error_injection(bool errors) { error_injection_ = errors; }
  bool error_injection() const { return error_injection_; }
 protected:
  // Opens log file for writing. Returns 0 on failure.
  // 打开并初始化log文件
  bool InitializeLogfile();
  // Checks for supported environment. Returns 0 on failure.
  // 检查环境是否已知并且可以安全运行。
  bool CheckEnvironment();
  // Allocates size_ bytes of test memory.
  // 分配要在其上运行测试的内存
  bool AllocateMemory();
  // Initializes datapattern reference structures.
  // 设置对data pattern的访问
  bool InitializePatterns();
  // Initializes test memory with datapatterns.
  // 初始化页面列表，并用datapatterns填充页面。
  bool InitializePages();
  // Start up worker threads
  // 启动SAT的任务线程.
  virtual void InitializeThreads();
  // Spawn worker threads.
  // 生成工作线程。
  void SpawnThreads();
  // Reap worker threads.
  // 通知并获得工作线程
  void JoinThreads();
  // Run bandwidth and error analysis.
  // 处理工作线程数据获取带宽信息和错误结果。可以在这里添加更多的方法。
  virtual void RunAnalysis();
  // Delete worker threads.
  // 删除已使用的工作线程对象。
  void DeleteThreads();
  // Return the number of cpus in the system.
  // 返回机器中实际存在的cpu数量。
  int CpuCount();
  // Return the worst-case (largest) cache line size of the system.
  // 返回机器中实际存在的各级缓存的最坏情况(最大)缓存行大小。
  int CacheLineSize();
  // Read int values from kernel file system e.g. sysfs
    // 从内核文件系统(例如sysfs)中读取int值
  int ReadInt(const char *filename, int *value);
  // Collect error counts from threads.
  // 获取所有线程的总错误计数。
  int64 GetTotalErrorCount();
  // Command line arguments.
  // 命令行参数字符串
  string cmdline_;
  // Memory and test configuration.
  // 内存和测试配置信息
  int runtime_seconds_;               // Seconds to run.运行的时间（秒）
  int page_length_;                   // Length of each memory block.每个内存块的长度
  int64 pages_;                       // Number of memory blocks.内存块的数量
  int64 size_;                        // Size of memory tested, in bytes.测试内存的大小，以字节为单位
  int64 size_mb_;                     // Size of memory tested, in MB.测试内存的大小，以MB为单位
  int64 reserve_mb_;                  // Reserve at least this amount of memory
                                      // for the system, in MB.为系统预留至少多少的内存量，单位是MB。
  int64 min_hugepages_mbytes_;        // Minimum hugepages size.最小的大页面大小
  int64 freepages_;                   // How many invalid pages we need.需要多少无效页面。
  int disk_pages_;                    // Number of pages per temp file.每个临时文件的页数。
  uint64 paddr_base_;                 // Physical address base.物理基地址
  uint64 channel_hash_;               // Mask of address bits XORed for channel.地址位的掩码为通道xor。
  int channel_width_;                 // Channel width in bits.以bit为单位的channel位宽。
  vector< vector > channels_;  // Memory module names per channel.每个channel的内存模块名称。
  // Control flags.
  volatile sig_atomic_t user_break_;  // User has signalled early exit.  Used as
                                      // a boolean.发出提前退出信号。
  int verbosity_;                     // How much to print.打印的数量级
  int print_delay_;                   // Chatty update frequency.打印频率或间隔时间
  int strict_;                        // Check results per transaction.检查每个事务的结果。
  int warm_;                          // FPU warms CPU while copying.
  int address_mode_;                  // 32 or 64 bit binary.地址的bit数
  bool stop_on_error_;                // Exit immendiately on any error.一旦出现错误，立即退出。
  bool findfiles_;                    // Autodetect tempfile locations.自动检测临时文件位置。
  bool error_injection_;              // Simulate errors, for unittests. 模拟错误，用于memory的单元测试。
  bool crazy_error_injection_;        // Simulate lots of errors.模拟大量错误。
  uint64 max_errorcount_;             // Number of errors before forced exit.允许的最大错误数，当错误数达到这个设定值将强制退出程序
  int run_on_anything_;               // Ignore unknown machine ereor.忽略未知机器
  bool use_logfile_;                  // Log to a file.确定要不要向文件中写日志。
  char logfilename_[255];             // Name of file to log to.日志文件的路径
  int logfile_;                       // File handle to log to.日志文件的文件句柄。
  bool log_timestamps_;               // Whether to add timestamps to log lines.是否向日志行添加时间戳。
  // Disk thread options.
  int read_block_size_;               // Size of block to read from disk.要从磁盘读取的块的大小。
  int write_block_size_;              // Size of block to write to disk.写入磁盘的块大小。
  int64 segment_size_;                // Size of segment to split disk into.要将磁盘分割成的段大小。
  int cache_size_;                    // Size of disk cache.磁盘缓存大小。
  int blocks_per_segment_;            // Number of blocks to test per segment.每个段要测试的块数。
  int read_threshold_;                // Maximum time (in us) a read should take
                                      // before warning of a slow read.在发出慢读警告之前的最长读时间(单位为us)。
  int write_threshold_;               // Maximum time (in us) a write should
                                      // take before warning of a slow write.在发出慢写警告之前的最长读时间(单位为us)。
  int non_destructive_;               // Whether to use non-destructive mode for
                                      // the disk test. 无损检测方式进行硬盘测试的标志。
  // Generic Options.
  int monitor_mode_;                  // Switch for monitor-only mode SAT.
                                      // This switch trumps most of the other
                                      // argument, as SAT will only run error
                                      // polling threads.
  int tag_mode_;                      // Do tagging of memory and strict
                                      // checking for misplaced cachelines.
  bool do_page_map_;                  // Should we print a list of used pages?
  unsigned char *page_bitmap_;        // Store bitmap of physical pages seen.
  uint64 page_bitmap_size_;           // Length of physical memory represented.
  // Cpu Cache Coherency Options.
  bool cc_test_;                      // Flag to decide whether to start the
                                      // cache coherency threads.
  int cc_cacheline_count_;            // Number of cache line size structures.
  int cc_cacheline_size_;             // Size of a cache line.
  int cc_inc_count_;                  // Number of times to increment the shared
                                      // cache lines structure members.
  // Cpu Frequency Options.
  bool cpu_freq_test_;                // Flag to decide whether to start the
                                      // cpu frequency thread.
  int cpu_freq_threshold_;            // The MHz threshold which will cause
                                      // the test to fail.
  int cpu_freq_round_;                // Round the computed frequency to this
                                      // value.
  // Thread control.
  int file_threads_;                  // Threads of file IO.
  int net_threads_;                   // Threads of network IO.
  int listen_threads_;                // Threads for network IO to connect.
  int memory_threads_;                // Threads of memcpy.
  int invert_threads_;                // Threads of invert.
  int fill_threads_;                  // Threads of memset.
  int check_threads_;                 // Threads of strcmp.
  int cpu_stress_threads_;            // Threads of CPU stress workload.
  int disk_threads_;                  // Threads of disk test.
  int random_threads_;                // Number of random disk threads.
  int total_threads_;                 // Total threads used.
  bool error_poll_;                   // Poll for system errors.
  // Resources.
  cc_cacheline_data *cc_cacheline_data_;  // The cache line sized datastructure
                                          // used by the ccache threads
                                          // (in worker.h).
  vector filename_;           // Filenames for file IO.
  vector ipaddrs_;            // Addresses for network IO.
  vector diskfilename_;       // Filename for disk IO device.
  // Block table for IO device.
  vector blocktables_;
  bool use_affinity_;                 // Should stressapptest set cpu affinity?
  int32 region_mask_;                 // Bitmask of available NUMA regions.
  int32 region_count_;                // Count of available NUMA regions.
  int32 region_[32];                  // Pagecount per region.
  int region_mode_;                   // What to do with NUMA hints?
  static const int kLocalNuma = 1;    // Target local memory.
  static const int kRemoteNuma = 2;   // Target remote memory.
  // Results.
  int64 errorcount_;                  // Total hardware incidents seen.
  int statuscount_;                   // Total test errors seen.
  // Thread type constants and types
  enum ThreadType { kMemoryType = 0,
    kFileIOType = 1,
    kNetIOType = 2,
    kNetSlaveType = 3,
    kCheckType = 4,
    kInvertType = 5,
    kDiskType = 6,
    kRandomDiskType = 7,
    kCPUType = 8,
    kErrorType = 9,
    kCCType = 10,
    kCPUFreqType = 11,
  };
  // Helper functions.
  virtual void AcquireWorkerLock();
  virtual void ReleaseWorkerLock();
  pthread_mutex_t worker_lock_;  // Lock access to the worker thread structure.
  typedef vector WorkerVector;
  typedef map WorkerMap;
  // Contains all worker threads.
  WorkerMap workers_map_;
  // Delay between power spikes.
  time_t pause_delay_;
  // The duration of each pause (for power spikes).
  time_t pause_duration_;
  // For the workers we pause and resume to create power spikes.
  WorkerStatus power_spike_status_;
  // For the workers we never pause.
  WorkerStatus continuous_status_;
  class OsLayer *os_;                   // Os abstraction: put hacks here.
  class PatternList *patternlist_;      // Access to global data patterns.
  // RunAnalysis methods
  void AnalysisAllStats();              // Summary of all runs.
  void MemoryStats();
  void FileStats();
  void NetStats();
  void CheckStats();
  void InvertStats();
  void DiskStats();
  void QueueStats();
  // Physical page use reporting.
  void AddrMapInit();
  void AddrMapUpdate(struct page_entry *pe);
  void AddrMapPrint();
  // additional memory data from google-specific tests.
  // google专用的内存统计方法和选项。
  virtual void GoogleMemoryStats(float *memcopy_data,
                                 float *memcopy_bandwidth);
  virtual void GoogleOsOptions(std::map *options);
  // Page queues, only one of (valid_+empty_) or (finelock_q_) will be used
  // at a time. A commandline switch controls which queue implementation will
  // be used.
  class PageEntryQueue *valid_;        // Page queue structure, valid pages.
  class PageEntryQueue *empty_;        // Page queue structure, free pages.
  class FineLockPEQueue *finelock_q_;  // Page queue with fine-grain locks
  Sat::PageQueueType pe_q_implementation_;   // Queue implementation switch
  DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(Sat);
};
Sat *SatFactory();
#endif  // STRESSAPPTEST_SAT_H_

    类结构图：

    总结

    深入剖析了主函数main.cc。主函数的解析包括各个部分的功能和调用关系，以及参数解析和初始化过程。接着，文章详细分析了SAT压力测试对象的接口和数据结构。通过对SAT类头文件的分析，介绍了SAT类中定义的各种方法和成员变量，以及对应的功能和用途。在这些剖析过程中，读者可以深入了解stressapptest程序的内部结构和实现细节，有助于进一步理解该程序的运行机制和性能压力测试的实现原理。

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