IDA_new/jerasure/Examples/reed_sol_01.c

   1 /* *
   2  * Copyright (c) 2014, James S. Plank and Kevin Greenan
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Jerasure - A C/C++ Library for a Variety of Reed-Solomon and RAID-6 Erasure
   6  * Coding Techniques
   7  *
   8  * Revision 2.0: Galois Field backend now links to GF-Complete
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  *
  14  *  - Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  *
  17  *  - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  19  *    the documentation and/or other materials provided with the
  20  *    distribution.
  21  *
  22  *  - Neither the name of the University of Tennessee nor the names of its
  23  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  24  *    from this software without specific prior written permission.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  27  * "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  28  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  29  * A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  30  * HOLDER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  31  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  32  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS
  33  * OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  34  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  35  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY
  36  * WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  37  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  38  */
  39
  40 /* Jerasure's authors:
  41
  42    Revision 2.x - 2014: James S. Plank and Kevin M. Greenan.
  43    Revision 1.2 - 2008: James S. Plank, Scott Simmerman and Catherine D. Schuman.
  44    Revision 1.0 - 2007: James S. Plank.
  45  */
  46
  47 #include <stdio.h>
  48 #include <stdlib.h>
  49 #include <stdint.h>
  50 #include <string.h>
  51 #include <gf_rand.h>
  52 #include "jerasure.h"
  53 #include "reed_sol.h"
  54
  55 #define talloc(type, num) (type *) malloc(sizeof(type)*(num))
  56
  57 static void usage(char *s)
  58 {
  59   fprintf(stderr, "usage: reed_sol_01 k m w seed - Does a simple Reed-Solomon coding example in GF(2^w).\n");
  60   fprintf(stderr, "       \n");
  61   fprintf(stderr, "w must be 8, 16 or 32.  k+m must be <= 2^w.  It sets up a classic\n");
  62   fprintf(stderr, "Vandermonde-based generator matrix and encodes k devices of\n");
  63   fprintf(stderr, "%ld bytes each with it.  Then it decodes.\n", sizeof(long));
  64   fprintf(stderr, "       \n");
  65   fprintf(stderr, "This demonstrates: jerasure_matrix_encode()\n");
  66   fprintf(stderr, "                   jerasure_matrix_decode()\n");
  67   fprintf(stderr, "                   jerasure_print_matrix()\n");
  68   fprintf(stderr, "                   reed_sol_vandermonde_coding_matrix()\n");
  69   if (s != NULL) fprintf(stderr, "%s\n", s);
  70   exit(1);
  71 }
  72
  73 static void print_data_and_coding(int k, int m, int w, int size,
  74                 char **data, char **coding)
  75 {
  76   int i, j, x;
  77   int n, sp;
  78
  79   if(k > m) n = k;
  80   else n = m;
  81   sp = size * 2 + size/(w/8) + 8;
  82
  83   printf("%-*sCoding\n", sp, "Data");
  84   for(i = 0; i < n; i++) {
  85           if(i < k) {
  86                   printf("D%-2d:", i);
  87                   for(j=0;j< size; j+=(w/8)) {
  88                           printf(" ");
  89                           for(x=0;x < w/8;x++){
  90                                 printf("%02x", (unsigned char)data[i][j+x]);
  91                           }
  92                   }
  93                   printf("    ");
  94           }
  95           else printf("%*s", sp, "");
  96           if(i < m) {
  97                   printf("C%-2d:", i);
  98                   for(j=0;j< size; j+=(w/8)) {
  99                           printf(" ");
 100                           for(x=0;x < w/8;x++){
 101                                 printf("%02x", (unsigned char)coding[i][j+x]);
 102                           }
 103                   }
 104           }
 105           printf("\n");
 106   }
 107         printf("\n");
 108 }
 109
 110 int main(int argc, char **argv)
 111 {
 112   long l;
 113   int k, w, i, j, m;
 114   int *matrix;
 115   char **data, **coding, **dcopy, **ccopy;
 116   unsigned char uc;
 117   int *erasures, *erased;
 118   uint32_t seed;
 119
 120   if (argc != 5) usage(NULL);
 121   if (sscanf(argv[1], "%d", &k) == 0 || k <= 0) usage("Bad k");
 122   if (sscanf(argv[2], "%d", &m) == 0 || m <= 0) usage("Bad m");
 123   if (sscanf(argv[3], "%d", &w) == 0 || (w != 8 && w != 16 && w != 32)) usage("Bad w");
 124   if (sscanf(argv[4], "%u", &seed) == 0) usage("Bad seed");
 125   if (w <= 16 && k + m > (1 << w)) usage("k + m is too big");
 126
 127   matrix = reed_sol_vandermonde_coding_matrix(k, m, w);
 128
 129   printf("<HTML><TITLE>reed_sol_01 %d %d %d %d</title>\n", k, m, w, seed);
 130   printf("<h3>reed_sol_01 %d %d %d %d</h3>\n", k, m, w, seed);
 131   printf("<pre>\n");
 132   printf("Last m rows of the generator Matrix (G^T):\n\n");
 133   jerasure_print_matrix(matrix, m, k, w);
 134   printf("\n");
 135
 136   MOA_Seed(seed);
 137   data = talloc(char *, k);
 138   dcopy = talloc(char *, k);
 139   for (i = 0; i < k; i++) {
 140     data[i] = talloc(char, sizeof(long));
 141     dcopy[i] = talloc(char, sizeof(long));
 142     for (j = 0; j < sizeof(long); j++) {
 143       uc = MOA_Random_W(8, 1);
 144       data[i][j] = (char) uc;
 145     }
 146     memcpy(dcopy[i], data[i], sizeof(long));
 147   }
 148
 149   coding = talloc(char *, m);
 150   ccopy = talloc(char *, m);
 151   for (i = 0; i < m; i++) {
 152     coding[i] = talloc(char, sizeof(long));
 153     ccopy[i] = talloc(char, sizeof(long));
 154   }
 155
 156   jerasure_matrix_encode(k, m, w, matrix, data, coding, sizeof(long));
 157
 158   for (i = 0; i < m; i++) {
 159     memcpy(ccopy[i], coding[i], sizeof(long));
 160   }
 161
 162   printf("Encoding Complete:\n\n");
 163   print_data_and_coding(k, m, w, sizeof(long), data, coding);
 164
 165   erasures = talloc(int, (m+1));
 166   erased = talloc(int, (k+m));
 167   for (i = 0; i < m+k; i++) erased[i] = 0;
 168   l = 0;
 169   for (i = 0; i < m; ) {
 170     erasures[i] = MOA_Random_W(31, 0)%(k+m);
 171     if (erased[erasures[i]] == 0) {
 172       erased[erasures[i]] = 1;
 173       memcpy((erasures[i] < k) ? data[erasures[i]] : coding[erasures[i]-k], &l, sizeof(long));
 174       i++;
 175     }
 176   }
 177   erasures[i] = -1;
 178
 179   printf("Erased %d random devices:\n\n", m);
 180   print_data_and_coding(k, m, w, sizeof(long), data, coding);
 181
 182   i = jerasure_matrix_decode(k, m, w, matrix, 1, erasures, data, coding, sizeof(long));
 183
 184   printf("State of the system after decoding:\n\n");
 185   print_data_and_coding(k, m, w, sizeof(long), data, coding);
 186
 187   for (i = 0; i < k; i++) if (memcmp(data[i], dcopy[i], sizeof(long)) != 0) {
 188     printf("ERROR: D%x after decoding does not match its state before decoding!<br>\n", i);
 189   }
 190   for (i = 0; i < m; i++) if (memcmp(coding[i], ccopy[i], sizeof(long)) != 0) {
 191     printf("ERROR: C%x after decoding does not match its state before decoding!<br>\n", i);
 192   }
 193
 194   return 0;
 195 }