IDA_new/jerasure/Examples/jerasure_07.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 <string.h>
  50 #include <stdint.h>
  51 #include <gf_rand.h>
  52 #include "jerasure.h"
  53
  54 #define talloc(type, num) (type *) malloc(sizeof(type)*(num))
  55
  56 static void usage(char *s)
  57 {
  58   fprintf(stderr, "usage: jerasure_07 k m w seed - Scheduled Cauchy Reed-Solomon coding example in GF(2^w).\n");
  59   fprintf(stderr, "       \n");
  60   fprintf(stderr, "       k+m must be <= 2^w.  It sets up a Cauchy generator matrix and encodes\n");
  61   fprintf(stderr, "       k sets of w*%ld bytes. It uses bit-matrix scheduling, both smart and dumb.\n", sizeof(long));
  62   fprintf(stderr, "       It decodes using bit-matrix scheduling, then shows an example of\n");
  63   fprintf(stderr, "       using jerasure_do_scheduled_operations().\n");
  64   fprintf(stderr, "       \n");
  65   fprintf(stderr, "This demonstrates: jerasure_dumb_bitmatrix_to_schedule()\n");
  66   fprintf(stderr, "                   jerasure_smart_bitmatrix_to_schedule()\n");
  67   fprintf(stderr, "                   jerasure_schedule_encode()\n");
  68   fprintf(stderr, "                   jerasure_schedule_decode_lazy()\n");
  69   fprintf(stderr, "                   jerasure_do_scheduled_operations()\n");
  70   fprintf(stderr, "                   jerasure_get_stats()\n");
  71   if (s != NULL) fprintf(stderr, "%s\n", s);
  72   exit(1);
  73 }
  74
  75 static void print_array(char **ptrs, int ndevices, int size, int packetsize, char *label)
  76 {
  77   int i, j, x;
  78   unsigned char *up;
  79
  80   printf("<center><table border=3 cellpadding=3><tr><td></td>\n");
  81
  82   for (i = 0; i < ndevices; i++) printf("<td align=center>%s%x</td>\n", label, i);
  83   printf("</tr>\n");
  84   printf("<td align=right><pre>");
  85   for (j = 0; j < size/packetsize; j++) printf("Packet %d\n", j);
  86   printf("</pre></td>\n");
  87   for (i = 0; i < ndevices; i++) {
  88     printf("<td><pre>");
  89     up = (unsigned char *) ptrs[i];
  90     for (j = 0; j < size/packetsize; j++) {
  91       for (x = 0; x < packetsize; x++) {
  92         if (x > 0 && x%4 == 0) printf(" ");
  93         printf("%02x", up[j*packetsize+x]);
  94       }
  95       printf("\n");
  96     }
  97     printf("</td>\n");
  98   }
  99   printf("</tr></table></center>\n");
 100 }
 101
 102 int main(int argc, char **argv)
 103 {
 104   int k, w, i, j, m;
 105   int *matrix, *bitmatrix;
 106   char **data, **coding, **ptrs;
 107   int **smart, **dumb;
 108   int *erasures, *erased;
 109   double stats[3];
 110   uint32_t seed;
 111
 112   if (argc != 5) usage("Wrong number of arguments");
 113   if (sscanf(argv[1], "%d", &k) == 0 || k <= 0) usage("Bad k");
 114   if (sscanf(argv[2], "%d", &m) == 0 || m <= 0) usage("Bad m");
 115   if (sscanf(argv[3], "%d", &w) == 0 || w <= 0 || w > 32) usage("Bad w");
 116   if (sscanf(argv[4], "%d", &seed) == 0) usage("Bad seed");
 117   if (w < 30 && (k+m) > (1 << w)) usage("k + m is too big");
 118
 119   matrix = talloc(int, m*k);
 120   for (i = 0; i < m; i++) {
 121     for (j = 0; j < k; j++) {
 122       matrix[i*k+j] = galois_single_divide(1, i ^ (m + j), w);
 123     }
 124   }
 125   bitmatrix = jerasure_matrix_to_bitmatrix(k, m, w, matrix);
 126
 127   printf("<HTML><TITLE>jerasure_07");
 128   for (i = 1; i < argc; i++) printf(" %s", argv[i]);
 129   printf("</TITLE>\n");
 130   printf("<h3>jerasure_07");
 131   for (i = 1; i < argc; i++) printf(" %s", argv[i]);
 132   printf("</h3>\n");
 133   printf("<hr>\n");
 134
 135   printf("Last m*w rows of the generator matrix (G^T):\n<pre>\n");
 136   jerasure_print_bitmatrix(bitmatrix, w*m, w*k, w);
 137   printf("</pre><hr>\n");
 138
 139   dumb = jerasure_dumb_bitmatrix_to_schedule(k, m, w, bitmatrix);
 140   smart = jerasure_smart_bitmatrix_to_schedule(k, m, w, bitmatrix);
 141
 142   MOA_Seed(seed);
 143   data = talloc(char *, k);
 144   for (i = 0; i < k; i++) {
 145     data[i] = talloc(char, sizeof(long)*w);
 146     MOA_Fill_Random_Region(data[i], sizeof(long)*w);
 147   }
 148
 149   coding = talloc(char *, m);
 150   for (i = 0; i < m; i++) {
 151     coding[i] = talloc(char, sizeof(long)*w);
 152   }
 153
 154   jerasure_schedule_encode(k, m, w, dumb, data, coding, w*sizeof(long), sizeof(long));
 155   jerasure_get_stats(stats);
 156   printf("Dumb Encoding Complete: - %.0lf XOR'd bytes.  State of the system:\n\n", stats[0]);
 157   printf("<p>\n");
 158   print_array(data, k, sizeof(long)*w, sizeof(long), "D");
 159   printf("<p>\n");
 160   print_array(coding, m, sizeof(long)*w, sizeof(long), "C");
 161   printf("<hr>\n");
 162
 163   jerasure_schedule_encode(k, m, w, smart, data, coding, w*sizeof(long), sizeof(long));
 164   jerasure_get_stats(stats);
 165   printf("Smart Encoding Complete: - %.0lf XOR'd bytes\n\n", stats[0]);
 166   printf("<p>\n");
 167   print_array(data, k, sizeof(long)*w, sizeof(long), "D");
 168   printf("<p>\n");
 169   print_array(coding, m, sizeof(long)*w, sizeof(long), "C");
 170   printf("<hr>\n");
 171
 172   erasures = talloc(int, (m+1));
 173   erased = talloc(int, (k+m));
 174   for (i = 0; i < m+k; i++) erased[i] = 0;
 175   for (i = 0; i < m; ) {
 176     erasures[i] = MOA_Random_W(w, 1)%(k+m);
 177     if (erased[erasures[i]] == 0) {
 178       erased[erasures[i]] = 1;
 179       bzero((erasures[i] < k) ? data[erasures[i]] : coding[erasures[i]-k], sizeof(long)*w);
 180       i++;
 181     }
 182   }
 183   erasures[i] = -1;
 184
 185   printf("Erased %d random devices:\n\n", m);
 186   printf("<p>\n");
 187   print_array(data, k, sizeof(long)*w, sizeof(long), "D");
 188   printf("<p>\n");
 189   print_array(coding, m, sizeof(long)*w, sizeof(long), "C");
 190   printf("<hr>\n");
 191
 192   jerasure_schedule_decode_lazy(k, m, w, bitmatrix, erasures, data, coding, w*sizeof(long), sizeof(long), 1);
 193   jerasure_get_stats(stats);
 194
 195   printf("State of the system after decoding: %.0lf XOR'd bytes\n\n", stats[0]);
 196   printf("<p>\n");
 197   print_array(data, k, sizeof(long)*w, sizeof(long), "D");
 198   printf("<p>\n");
 199   print_array(coding, m, sizeof(long)*w, sizeof(long), "C");
 200   printf("<hr>\n");
 201
 202   ptrs = talloc(char *, (k+m));
 203   for (i = 0; i < k; i++) ptrs[i] = data[i];
 204   for (i = 0; i < m; i++) ptrs[k+i] = coding[i];
 205
 206   for (j = 0; j < m; j++) bzero(coding[j], sizeof(long)*w);
 207   printf("State of the system after erasing the coding devices:\n");
 208   printf("<p>\n");
 209   print_array(data, k, sizeof(long)*w, sizeof(long), "D");
 210   printf("<p>\n");
 211   print_array(coding, m, sizeof(long)*w, sizeof(long), "C");
 212   printf("<hr>\n");
 213
 214   jerasure_do_scheduled_operations(ptrs, smart, sizeof(long));
 215   printf("And using <b>jerasure_do_scheduled_operations()</b>: %.0lf XOR'd bytes\n\n", stats[0]);
 216   printf("<p>\n");
 217   print_array(data, k, sizeof(long)*w, sizeof(long), "D");
 218   printf("<p>\n");
 219   print_array(coding, m, sizeof(long)*w, sizeof(long), "C");
 220   printf("<hr>\n");
 221
 222   return 0;
 223 }