IDA_new/jerasure/Examples/raph.cpp

   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 "jerasure.h"
  51 #include <sys/time.h>
  52
  53
  54 typedef unsigned long mylong;
  55 #define LLUI (long long unsigned int)
  56
  57 double TimeStart()
  58 {
  59   struct timeval tstart;
  60   gettimeofday(&tstart,0);
  61   return( (double) (tstart.tv_sec + tstart.tv_usec*1e-6) );
  62 }
  63
  64 double TimeStop(double t)
  65 {
  66   struct timeval tend;
  67
  68   gettimeofday(&tend,0);
  69   t = (double) (tend.tv_sec + tend.tv_usec*1e-6) - t;
  70   return (t);
  71 }
  72
  73 void display(mylong *mat, int r, int c) {
  74  for(int i=0;i<r;i++) {
  75     for(int j=0;j<c;j++) {
  76       printf("%016llu ",LLUI mat[i*c+j]);
  77     }
  78     printf("\n");
  79   }
  80  printf("\n");
  81 }
  82
  83 mylong *matrix_multiply(gf_t *gf, mylong *m1, mylong *m2, int r1, int c1, int r2, int c2, int w)
  84 {
  85   mylong *product;
  86   int i, j, k;
  87
  88   product = (mylong *) malloc(sizeof(mylong)*r1*c2);
  89   for (i = 0; i < r1*c2; i++) product[i] = 0;
  90
  91   for (i = 0; i < r1; i++) {
  92     for (j = 0; j < c2; j++) {
  93       for (k = 0; k < r2; k++) {
  94         product[i*c2+j] ^= gf->multiply.w64(gf,m1[i*c1+k], m2[k*c2+j]);
  95       }
  96     }
  97   }
  98   return product;
  99 }
 100
 101
 102
 103 int invert_matrix(gf_t *gf, mylong *mat, mylong *inv, int rows)
 104 {
 105   int cols, i, j, k, x, rs2;
 106   int row_start;
 107   mylong tmp, inverse;
 108
 109   cols = rows;
 110
 111   k = 0;
 112   for (i = 0; i < rows; i++) {
 113     for (j = 0; j < cols; j++) {
 114       inv[k] = (i == j) ? 1 : 0;
 115       k++;
 116     }
 117   }
 118 //  display(inv, rows, rows);
 119 //  printf("\n");
 120
 121   /* First -- convert into upper triangular  */
 122   for (i = 0; i < cols; i++) {
 123     row_start = cols*i;
 124
 125     /* Swap rows if we ave a zero i,i element.  If we can't swap, then the
 126        matrix was not invertible  */
 127
 128     if (mat[row_start+i] == 0) {
 129       for (j = i+1; j < rows && mat[cols*j+i] == 0; j++) ;
 130       if (j == rows) return -1;
 131       rs2 = j*cols;
 132       for (k = 0; k < cols; k++) {
 133         tmp = mat[row_start+k];
 134         mat[row_start+k] = mat[rs2+k];
 135         mat[rs2+k] = tmp;
 136         tmp = inv[row_start+k];
 137         inv[row_start+k] = inv[rs2+k];
 138         inv[rs2+k] = tmp;
 139       }
 140     }
 141
 142     /* Multiply the row by 1/element i,i  */
 143     tmp = mat[row_start+i];
 144     if (tmp != 1) {
 145       inverse = gf->divide.w64(gf,1, tmp);
 146       for (j = 0; j < cols; j++) {
 147         mat[row_start+j] = gf->multiply.w64(gf,mat[row_start+j], inverse);
 148         inv[row_start+j] = gf->multiply.w64(gf,inv[row_start+j], inverse);
 149       }
 150     }
 151
 152     /* Now for each j>i, add A_ji*Ai to Aj  */
 153     k = row_start+i;
 154     for (j = i+1; j != cols; j++) {
 155       k += cols;
 156       if (mat[k] != 0) {
 157         if (mat[k] == 1) {
 158           rs2 = cols*j;
 159           for (x = 0; x < cols; x++) {
 160             mat[rs2+x] ^= mat[row_start+x];
 161             inv[rs2+x] ^= inv[row_start+x];
 162           }
 163         } else {
 164           tmp = mat[k];
 165           rs2 = cols*j;
 166           for (x = 0; x < cols; x++) {
 167             mat[rs2+x] ^= gf->multiply.w64(gf,tmp, mat[row_start+x]);
 168             inv[rs2+x] ^= gf->multiply.w64(gf,tmp, inv[row_start+x]);
 169           }
 170         }
 171       }
 172     }
 173   }
 174
 175   /* Now the matrix is upper triangular.  Start at the top and multiply down  */
 176
 177   for (i = rows-1; i >= 0; i--) {
 178     row_start = i*cols;
 179     for (j = 0; j < i; j++) {
 180       rs2 = j*cols;
 181       if (mat[rs2+i] != 0) {
 182         tmp = mat[rs2+i];
 183         mat[rs2+i] = 0;
 184         for (k = 0; k < cols; k++) {
 185           inv[rs2+k] ^= gf->multiply.w64(gf,tmp, inv[row_start+k]);
 186         }
 187       }
 188     }
 189   }
 190
 191 /*  printf("mat\n");
 192   display(mat, rows, rows);
 193   printf("\n");
 194    printf("inv\n");
 195   display(inv, rows, rows);
 196   printf("\n");
 197 */
 198   return 0;
 199 }
 200
 201
 202
 203
 204 int invertible_matrix(gf_t *gf, int *mat, int rows, int w)
 205 {
 206   int cols, i, j, k, x, rs2;
 207   int row_start;
 208   ulong tmp, inverse;
 209
 210   cols = rows;
 211
 212   /* First -- convert into upper triangular  */
 213   for (i = 0; i < cols; i++) {
 214     row_start = cols*i;
 215
 216     /* Swap rows if we ave a zero i,i element.  If we can't swap, then the
 217        matrix was not invertible  */
 218
 219     if (mat[row_start+i] == 0) {
 220       for (j = i+1; j < rows && mat[cols*j+i] == 0; j++) ;
 221       if (j == rows) return 0;
 222       rs2 = j*cols;
 223       for (k = 0; k < cols; k++) {
 224         tmp = mat[row_start+k];
 225         mat[row_start+k] = mat[rs2+k];
 226         mat[rs2+k] = tmp;
 227       }
 228     }
 229
 230     /* Multiply the row by 1/element i,i  */
 231     tmp = mat[row_start+i];
 232     if (tmp != 1) {
 233       inverse =  gf->divide.w64(gf,1, tmp);
 234       for (j = 0; j < cols; j++) {
 235         mat[row_start+j] =  gf->multiply.w64(gf,mat[row_start+j], inverse);
 236       }
 237     }
 238
 239     /* Now for each j>i, add A_ji*Ai to Aj  */
 240     k = row_start+i;
 241     for (j = i+1; j != cols; j++) {
 242       k += cols;
 243       if (mat[k] != 0) {
 244         if (mat[k] == 1) {
 245           rs2 = cols*j;
 246           for (x = 0; x < cols; x++) {
 247             mat[rs2+x] ^= mat[row_start+x];
 248           }
 249         } else {
 250           tmp = mat[k];
 251           rs2 = cols*j;
 252           for (x = 0; x < cols; x++) {
 253             mat[rs2+x] ^=  gf->multiply.w64(gf,tmp,mat[row_start+x]);
 254           }
 255         }
 256       }
 257     }
 258   }
 259   return 1;
 260 }
 261
 262
 263
 264 int main(int argc, char **argv)
 265 {
 266   unsigned int  w;
 267   int invert;
 268   mylong *matS;
 269   mylong *matG;
 270   mylong *matC;
 271   mylong *inverse;
 272   mylong *identity;
 273
 274
 275
 276
 277
 278   int size=500000000;
 279   int t=4;
 280   int n=8;
 281   int len=size/t;
 282
 283   w=64;
 284   gf_t gf;
 285   gf_init_easy(&gf, w);
 286
 287   matS = malloc(sizeof(mylong)*t*len);
 288   matG = malloc(sizeof(mylong)*t*n);
 289
 290
 291
 292   srand48(time(0));
 293   for(int i=0;i<t;i++) {
 294     for(int j=0;j<len;j++) {
 295       matS[i*len+j]=lrand48()<<32|lrand48();
 296     }
 297   }
 298
 299   for(int i=0;i<n;i++) {
 300     for(int j=0;j<t;j++) {
 301       matG[i*t+j]=lrand48()<<32|lrand48();
 302     }
 303   }
 304
 305
 306
 307 //  printf("Matrix S:\n");
 308 //  display(matS, t, len);
 309
 310   printf("Matrix G:\n");
 311   display(matG, n, t);
 312
 313   double tt=TimeStart();
 314   matC=matrix_multiply(&gf, matG, matS, n, t, t, len, w);
 315   printf("1st multiply %f\n",TimeStop(tt));
 316 //  printf("Matrix C:\n");
 317 //  display(matC, n, t);
 318
 319   ulong *matCs = malloc(sizeof(mylong)*t*len);
 320   ulong *matGs = malloc(sizeof(mylong)*t*t);
 321
 322   for(int i=0;i<t;i++) {
 323     for(int j=0;j<len;j++) {
 324       matCs[i*len+j]=matC[i*len+j];
 325     }
 326     for(int j=0;j<t;j++) {
 327       matGs[i*t+j]=matG[i*t+j];
 328     }
 329   }
 330
 331
 332   free(matC);
 333
 334   printf("Matrix Gs:\n");
 335   display(matGs, t, t);
 336
 337 //  printf("Matrix Cs:\n");
 338 //  display(matCs, t, len);
 339
 340   ulong* matGs_copy = malloc(sizeof(mylong)* t*t);
 341
 342   //WARNINT invert changes the matrix
 343 //  invert = invertible_matrix(&gf,matGs, t, w);
 344 //  printf("\nInvertible Gs: %s\n", (invert == 1) ? "Yes" : "No");
 345
 346   memcpy(matGs_copy, matGs, sizeof(mylong)*t*t);
 347   ulong *matInvGs = malloc(sizeof(mylong)*t*t);
 348   invert_matrix(&gf, matGs_copy, matInvGs, t);
 349
 350   /*
 351   WARNING   this changes matGs
 352   identity=matrix_multiply(&gf, matInvGs, matGs, t, t, t, t, w);
 353   printf("Identity:\n");
 354   display(identity, t, t);
 355   */
 356
 357
 358   //printf("Matrix Gs:\n");
 359   //display(matGs, t, t);
 360
 361   ulong *matS2 = malloc(sizeof(mylong)*t*len);
 362   tt=TimeStart();
 363   matS2=matrix_multiply(&gf, matInvGs, matCs, t, t, t, len, w);
 364   printf("2nd multiply %f\n",TimeStop(tt));
 365
 366   free(matCs);
 367
 368   //printf("Matrix S2:\n");
 369   //display(matS2, t, len);
 370
 371   int equal=1;
 372   for(int i=0;i<t;i++) {
 373     for(int j=0;j<len;j++) {
 374       equal=matS[i*len+j]==matS2[i*len+j];
 375 //      if(!equal)
 376 //      printf("ARGH\n");
 377     }
 378   }
 379   if(equal)
 380     printf("EQUAL !!!\n");
 381
 382   return 0;
 383 }
 384
 385