Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
(hopefully) fix the memory issues in the VMs
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2015. The SimGrid Team.
2  * All rights reserved.                                                     */
3
4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
6
7 /* TODO:
8  * 1. add the support of trace
9  * 2. use parallel tasks to simulate CPU overhead and remove the experimental code generating micro computation tasks
10  */
11
12 #include <xbt/ex.hpp>
13
14 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
15 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
16 #include <simgrid/s4u/VirtualMachine.hpp>
17 #include <simgrid/s4u/host.hpp>
18
19 #include "msg_private.h"
20 #include "xbt/sysdep.h"
21 #include "xbt/log.h"
22 #include "simgrid/host.h"
23
24 #include "src/simix/smx_host_private.h" /* don't ask me why the VM functions are in there (FIXME:KILLME) */
25
26 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
27
28
29 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
30
31 /** \ingroup m_vm_management
32  * \brief Set the parameters of a given host
33  *
34  * \param vm a vm
35  * \param params a parameter object
36  */
37 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
38 {
39   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
40 }
41
42 /** \ingroup m_vm_management
43  * \brief Get the parameters of a given host
44  *
45  * \param host a host
46  * \param params a prameter object
47  */
48 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
49 {
50   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
51 }
52
53 /* **** Check state of a VM **** */
54 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
55 {
56   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == state;
57 }
58
59 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
60  *  @ingroup msg_VMs
61  */
62 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
63 {
64   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
65 }
66
67 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
68  *  @ingroup msg_VMs
69  */
70 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
71 {
72   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
73 }
74
75 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
76  *  @ingroup msg_VMs
77  */
78 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
79 {
80   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
81 }
82
83 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
84  *  @ingroup msg_VMs
85  */
86 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
87 {
88   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
89 }
90
91 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
92  *  @ingroup msg_VMs
93  */
94 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
95 {
96   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
97 }
98
99 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
100  *  @ingroup msg_VMs
101  */
102 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
103 {
104   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
105 }
106
107 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
108  *  @ingroup msg_VMs
109  */
110 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
111 {
112   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
113 }
114
115 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
116 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
117  *  @ingroup msg_VMs*
118  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
119  *  @param name      [TODO]
120  *  @param ncpus     [TODO]
121  *  @param ramsize   [TODO]
122  *  @param net_cap   Maximal bandwidth that the VM can consume (in MByte/s)
123  *  @param disk_path (unused) Path to the image that boots
124  *  @param disksize  (unused) will represent the size of the VM (will be used during migrations)
125  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
126  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
127  */
128 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char *name, int ncpus, int ramsize, int net_cap, char *disk_path,
129                        int disksize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
130 {
131   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
132
133   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
134   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
135   double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
136
137   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
138   s_vm_params_t params;
139   memset(&params, 0, sizeof(params));
140   params.ramsize = (sg_size_t)ramsize * 1024 * 1024;
141   //params.overcommit = 0;
142   params.devsize = 0;
143   params.skip_stage2 = 0;
144   params.max_downtime = 0.03;
145   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
146   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
147   params.mig_speed = (double)mig_netspeed * 1024 * 1024; // mig_speed
148
149   //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate,
150   //         params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
151   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
152
153   return vm;
154 }
155
156 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
157  *  @ingroup msg_VMs*
158  *
159  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
160  */
161 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t ind_pm, const char *name)
162 {
163   /* make sure the VM of the same name does not exit */
164   {
165     simgrid::s4u::Host* ind_host_tmp = sg_host_by_name(name);
166     if (ind_host_tmp != nullptr && sg_host_simix(ind_host_tmp) != nullptr) {
167       XBT_ERROR("host %s already exits", name);
168       return nullptr;
169     }
170   }
171
172   /* Note: ind_vm and vm_workstation point to the same elm object. */
173   /* Ask the SIMIX layer to create the surf vm resource */
174   sg_host_t ind_vm_workstation = simcall_vm_create(name, ind_pm);
175
176   msg_vm_t ind_vm = (msg_vm_t) __MSG_host_create(ind_vm_workstation);
177
178   XBT_DEBUG("A new VM (%s) has been created", name);
179
180   TRACE_msg_vm_create(name, ind_pm);
181
182   return ind_vm;
183 }
184
185 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
186  *  @ingroup msg_VMs
187  */
188 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
189 {
190   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
191     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
192
193   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
194   if (MSG_vm_is_running(vm))
195       simcall_vm_shutdown(vm);
196
197   if (!MSG_vm_is_created(vm)) {
198     XBT_CRITICAL("shutdown the given VM before destroying it");
199     DIE_IMPOSSIBLE;
200   }
201
202   /* Then, destroy the VM object */
203   simcall_vm_destroy(vm);
204
205   TRACE_msg_vm_end(vm);
206 }
207
208 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
209  *  @ingroup msg_VMs
210  *
211  *  If the VM cannot be started, an exception is generated.
212  */
213 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
214 {
215   simcall_vm_start(vm);
216
217   TRACE_msg_vm_start(vm);
218 }
219
220 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM. Any memory that they allocated will be leaked.
221  *  @ingroup msg_VMs
222  *
223  * FIXME: No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep() or something.
224  *        I'm not quite sure.
225  */
226 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
227 {
228   /* msg_vm_t equals to msg_host_t */
229   simcall_vm_shutdown(vm);
230   MSG_process_sleep(0.); // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
231                          // (eg with the VM destroy)
232   // TRACE_msg_vm_(vm);
233 }
234
235 /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
236  * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
237 static inline char *get_mig_mbox_src_dst(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
238 {
239   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
240   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
241   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
242
243   return bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
244 }
245
246 static inline char *get_mig_mbox_ctl(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
247 {
248   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
249   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
250   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
251
252   return bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
253 }
254
255 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
256 {
257   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
258   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
259   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
260
261   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
262 }
263
264 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
265 {
266   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
267   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
268   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
269
270   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
271 }
272
273 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
274 {
275   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
276   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
277   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
278
279   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
280 }
281
282 struct migration_session {
283   msg_vm_t vm;
284   msg_host_t src_pm;
285   msg_host_t dst_pm;
286
287   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
288    * know the completion of the migration. */
289   char *mbox_ctl;
290   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
291   char *mbox;
292 };
293
294 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
295 {
296   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
297
298   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
299   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
300
301   s_vm_params_t params;
302   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
303
304   int need_exit = 0;
305
306   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
307
308   int ret = 0;
309   for (;;) {
310     msg_task_t task = nullptr;
311     ret = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
312     {
313       if (ret != MSG_OK) {
314         // An error occurred, clean the code and return
315         // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
316         xbt_free(finalize_task_name);
317         return 0;
318       }
319     }
320
321     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
322       need_exit = 1;
323
324     MSG_task_destroy(task);
325
326     if (need_exit)
327       break;
328   }
329
330   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
331   // Hence complete the migration
332
333   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
334   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
335   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
336   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
337   msg_host_t src_pm                = ms->src_pm;
338   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
339
340   // TODO: we have an issue, if the DST node is turning off during the three next calls, then the VM is in an
341   // inconsistent
342   //       state. I should check with Takahiro in order to make this portion of code atomic
343   //
344   //  /* Update the vm location */
345   //  simcall_vm_migrate(vm, dst_pm);
346   //
347   //  /* Resume the VM */
348   //  simcall_vm_resume(vm);
349   //
350   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, src_pm, dst_pm]() {
351     /* Update the vm location */
352     SIMIX_vm_migrate(vm, dst_pm);
353
354     /* Resume the VM */
355     SIMIX_vm_resume(vm);
356   });
357
358   {
359    // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
360    vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
361    XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", sg_host_get_name(ms->vm), sg_host_get_name(ms->src_pm),
362              sg_host_get_name(ms->dst_pm));
363    TRACE_msg_vm_change_host(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm);
364   }
365   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
366   {
367     char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
368     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
369     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
370     // xbt_assert(ret == MSG_OK);
371     if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
372       // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
373       // has been correctly migrated on the DST node
374       // TODO What does it mean ? What should we do ?
375       MSG_task_destroy(task);
376     } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
377       // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
378       MSG_task_destroy(task);
379     }
380     xbt_free(task_name);
381   }
382
383   xbt_free(finalize_task_name);
384
385   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
386   return 0;
387 }
388
389 static void reset_dirty_pages(msg_vm_t vm)
390 {
391   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::surf::VirtualMachineImpl*>(vm->pimpl_);
392
393   char *key = nullptr;
394   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
395   dirty_page_t dp = nullptr;
396   if (!pimpl->dp_objs)
397     return;
398   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
399     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
400     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
401     dp->prev_remaining = remaining;
402
403     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
404   }
405 }
406
407 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
408 {
409   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 1;
410
411   reset_dirty_pages(vm);
412 }
413
414 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
415 {
416   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
417 }
418
419 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
420 {
421   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
422   double duration = clock - dp->prev_clock;
423
424   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
425       key, sg_host_get_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
426
427   return computed;
428 }
429
430 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
431 {
432   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
433   double total = 0;
434
435   char *key = nullptr;
436   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
437   dirty_page_t dp = nullptr;
438   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
439     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
440
441     double clock = MSG_get_clock();
442
443     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
444     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
445
446     dp->prev_remaining = remaining;
447     dp->prev_clock = clock;
448   }
449
450   total += pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks;
451
452   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
453             stage2_round_for_fancy_debug, total, pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks);
454
455   pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
456
457   return total;
458 }
459
460 // TODO Is this code redundant with the information provided by
461 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
462 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
463 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
464 {
465   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
466   if (vm == nullptr)
467     return;
468   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::surf::VirtualMachineImpl*>(vm->pimpl_);
469
470   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
471   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
472
473   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
474   dp->task = task;
475   if (pimpl->dp_enabled) {
476     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
477     dp->prev_remaining = remaining;
478   }
479   if (!pimpl->dp_objs)
480     pimpl->dp_objs = xbt_dict_new();
481   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) == nullptr);
482   xbt_dict_set(pimpl->dp_objs, key, dp, nullptr);
483   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, sg_host_get_name(host), remaining, pimpl->dp_enabled);
484
485   xbt_free(key);
486 }
487
488 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
489 {
490   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
491   if (vm == nullptr)
492     return;
493   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::surf::VirtualMachineImpl*>(vm->pimpl_);
494
495   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
496   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(pimpl->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) : NULL);
497   xbt_assert(dp->task == task);
498
499   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
500    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
501   if (pimpl->dp_enabled) {
502     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
503     double clock = MSG_get_clock();
504     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
505     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
506
507     pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
508   }
509   if (pimpl->dp_objs)
510     xbt_dict_remove(pimpl->dp_objs, key);
511   xbt_free(dp);
512
513   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, sg_host_get_name(host));
514   xbt_free(key);
515 }
516
517 static sg_size_t send_migration_data(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, sg_size_t size, char *mbox,
518                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
519 {
520   sg_size_t sent = 0;
521   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
522   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, (double)size, nullptr);
523
524   /* TODO: clean up */
525
526   double clock_sta = MSG_get_clock();
527
528   msg_error_t ret;
529   if (mig_speed > 0)
530     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
531   else
532     ret = MSG_task_send(task, mbox);
533
534   xbt_free(task_name);
535
536   if (ret == MSG_OK) {
537     sent = size;
538   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
539     sg_size_t remaining = (sg_size_t)MSG_task_get_remaining_communication(task);
540     sent = size - remaining;
541     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
542   }
543
544   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
545   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
546     //XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
547     MSG_task_destroy(task);
548     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_get_name(vm), stage);
549   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
550     //XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
551     MSG_task_destroy(task);
552     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_get_name(vm), stage);
553   }
554
555   double clock_end = MSG_get_clock();
556   double duration = clock_end - clock_sta;
557   double actual_speed = size / duration;
558
559   if (stage == 2)
560     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)",
561               stage, stage2_round, size, duration, actual_speed, mig_speed);
562   else
563     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)",
564               stage, size, duration, actual_speed, mig_speed);
565
566   return sent;
567 }
568
569 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
570 {
571   double updated_size = computed * dp_rate;
572   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
573   if (updated_size > dp_cap) {
574     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
575     //          dp_cap);
576     updated_size = dp_cap;
577   }
578
579   return (sg_size_t) updated_size;
580 }
581
582 static double send_stage1(struct migration_session *ms, sg_size_t ramsize, double mig_speed, double dp_rate,
583                           double dp_cap)
584 {
585   // const long chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100;
586   const sg_size_t chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100000;
587   sg_size_t remaining = ramsize;
588   double computed_total = 0;
589
590   while (remaining > 0) {
591     sg_size_t datasize = chunksize;
592     if (remaining < chunksize)
593       datasize = remaining;
594
595     remaining -= datasize;
596     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, datasize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
597     double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
598     computed_total += computed;
599   }
600
601   return computed_total;
602 }
603
604 static double get_threshold_value(double bandwidth, double max_downtime)
605 {
606   return max_downtime * bandwidth;
607 }
608
609 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
610 {
611   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
612
613   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
614   migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
615
616   s_vm_params_t params;
617   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
618   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
619   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
620   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
621   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
622   const double dp_rate      = params.dp_rate;
623   const double dp_cap       = params.dp_cap;
624   const double mig_speed    = params.mig_speed;
625   double max_downtime       = params.max_downtime;
626
627   /* hard code it temporally. Fix Me */
628 #define MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME 10000000.0
629   double mig_timeout = MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME;
630
631   double remaining_size = (double) (ramsize + devsize);
632   double threshold = 0.0;
633
634   /* check parameters */
635   if (ramsize == 0)
636     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
637
638   if (max_downtime <= 0) {
639     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
640     max_downtime = 0.03;
641   }
642
643   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
644   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
645   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
646
647   double computed_during_stage1 = 0;
648   if (!skip_stage1) {
649     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
650
651     try {
652       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
653        * transfer exceeds the timeout value. */
654       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
655       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
656       remaining_size -= sent;
657       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
658
659       if (sent < ramsize) {
660         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
661         skip_stage2 = 1;
662       } else if (sent > ramsize)
663         XBT_CRITICAL("bug");
664
665     }
666     catch (xbt_ex& e) {
667       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
668       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
669       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
670       return 0;
671     }
672
673     double clock_post_send = MSG_get_clock();
674     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
675     if (mig_timeout < 0) {
676       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value (%lf > %lf), skip stage 2",
677           (clock_post_send - clock_prev_send), MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME);
678       skip_stage2 = 1;
679     }
680
681     /* estimate bandwidth */
682     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
683     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
684     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
685   }
686
687
688   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
689  if (! skip_stage2) {
690
691   int stage2_round = 0;
692   for (;;) {
693
694     sg_size_t updated_size = 0;
695     if (stage2_round == 0) {
696       /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
697       updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
698     } else {
699       double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
700       updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
701     }
702
703     XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f",
704         stage2_round, updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
705
706     /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
707     remaining_size += updated_size;
708     XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round,
709         remaining_size, (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
710     if (remaining_size < threshold)
711       break;
712
713     sg_size_t sent = 0;
714     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
715     try {
716       XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
717       sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
718                                  mig_timeout);
719     }
720     catch (xbt_ex& e) {
721       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
722       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
723       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
724       return 0;
725     }
726     double clock_post_send = MSG_get_clock();
727
728     if (sent == updated_size) {
729       /* timeout did not happen */
730       double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
731       threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
732       XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
733       remaining_size -= sent;
734       stage2_round += 1;
735       mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
736       xbt_assert(mig_timeout > 0);
737
738     } else if (sent < updated_size) {
739       /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
740        * updated before timeout must be added to the remaining size. */
741       XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf",
742           stage2_round, sent, updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
743       remaining_size -= sent;
744
745       double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
746       updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
747       remaining_size += updated_size;
748       break;
749     } else
750       XBT_CRITICAL("bug");
751   }
752  }
753
754   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
755   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
756   simcall_vm_suspend(ms->vm);
757   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
758
759   try {
760     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
761     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, (sg_size_t)remaining_size, ms->mbox, 3, 0, mig_speed, -1);
762   }
763   catch(xbt_ex& e) {
764     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
765     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
766     simcall_vm_resume(ms->vm);
767     return 0;
768   }
769
770   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
771   // effectively the VM on the DST node.
772   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
773
774   return 0;
775 }
776
777 static int do_migration(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
778 {
779   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
780   ms->vm = vm;
781   ms->src_pm = src_pm;
782   ms->dst_pm = dst_pm;
783   ms->mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(vm, src_pm, dst_pm);
784   ms->mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm, src_pm, dst_pm);
785
786   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
787   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
788
789 //  msg_process_t tx_process, rx_process; 
790 //  MSG_process_create(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm);
791 //  MSG_process_create(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm);
792 #if 1
793  {
794  char **argv = xbt_new(char *, 2);
795  argv[0] = pr_rx_name;
796  argv[1] = nullptr;
797 /*rx_process = */ MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
798  }
799  {
800  char **argv = xbt_new(char *, 2);
801  argv[0] = pr_tx_name;
802  argv[1] = nullptr;
803 /* tx_process = */MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
804  }
805 #endif
806
807   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
808   {
809     XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
810     msg_task_t task = nullptr;
811     msg_error_t ret = MSG_TIMEOUT;
812     while (ret == MSG_TIMEOUT && MSG_host_is_on(dst_pm)) //Wait while you receive the message o
813      ret = MSG_task_receive_with_timeout(&task, ms->mbox_ctl, 4);
814
815     xbt_free(ms->mbox_ctl);
816     xbt_free(ms->mbox);
817     xbt_free(ms);
818
819     //xbt_assert(ret == MSG_OK);
820     if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
821         // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
822         // other side. Hence, just throw the execption
823         XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
824         //MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
825                                         // required or not
826         return -1; 
827     } 
828     else if((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)){
829         // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
830         XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
831         return -2;  
832     }
833
834     char *expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
835     xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
836     xbt_free(expected_task_name);
837     MSG_task_destroy(task);
838     return 0;
839   }
840 }
841
842 /** @brief Migrate the VM to the given host.
843  *  @ingroup msg_VMs
844  *
845  * FIXME: No migration cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a MSG_task_send() before or after,
846  * depending on whether you want to do cold or hot migration.
847  */
848 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t new_pm)
849 {
850   /* some thoughts:
851    * - One approach is ...
852    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
853    *   receive the state of the source
854    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
855    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
856    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
857    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
858    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
859    *
860    * - Another one is ...
861    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
862    *
863    * The second one would be easier.
864    */
865
866   msg_host_t old_pm = (msg_host_t) simcall_vm_get_pm(vm);
867
868   if(MSG_host_is_off(old_pm))
869     THROWF(vm_error, 0, "SRC host(%s) seems off, cannot start a migration", sg_host_get_name(old_pm));
870
871   if(MSG_host_is_off(new_pm))
872     THROWF(vm_error, 0, "DST host(%s) seems off, cannot start a migration", sg_host_get_name(new_pm));
873
874   if (!MSG_vm_is_running(vm))
875     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is not running", sg_host_get_name(vm));
876
877   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
878     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is already migrating", sg_host_get_name(vm));
879
880   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::surf::VirtualMachineImpl*>(vm->pimpl_);
881   pimpl->isMigrating                       = 1;
882
883   {
884     int ret = do_migration(vm, old_pm, new_pm);
885     if (ret == -1){
886       pimpl->isMigrating = 0;
887       THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration");
888     }
889     else if(ret == -2){
890       pimpl->isMigrating = 0;
891       THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration");
892     }
893   }
894
895   // This part is done in the RX code, to handle the corner case where SRC can crash just at the end of the migration
896   // process. In that case, the VM has been already assigned to the DST node.
897   //XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", vm->key, old_pm->key, new_pm->key);
898   //TRACE_msg_vm_change_host(vm, old_pm, new_pm);
899 }
900
901 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
902  *  @ingroup msg_VMs
903  *
904  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
905  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
906  *
907  * No suspension cost occurs.
908  */
909 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
910 {
911   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
912     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
913
914   simcall_vm_suspend(vm);
915
916   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
917
918   TRACE_msg_vm_suspend(vm);
919 }
920
921 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
922  *  @ingroup msg_VMs
923  *
924  * No resume cost occurs.
925  */
926 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
927 {
928   simcall_vm_resume(vm);
929
930   TRACE_msg_vm_resume(vm);
931 }
932
933
934 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
935  *  @ingroup msg_VMs
936  *
937  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
938  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
939  *
940  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_write() before
941  * or after, depending on the exact semantic of VM save to you.
942  */
943 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
944 {
945   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
946     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
947
948   simcall_vm_save(vm);
949   TRACE_msg_vm_save(vm);
950 }
951
952 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
953  *  @ingroup msg_VMs
954  *
955  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_read() before or
956  * after, depending on the exact semantic of VM restore to you.
957  */
958 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
959 {
960   simcall_vm_restore(vm);
961
962   TRACE_msg_vm_restore(vm);
963 }
964
965 /** @brief Get the physical host of a given VM.
966  *  @ingroup msg_VMs
967  */
968 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
969 {
970   return (msg_host_t) simcall_vm_get_pm(vm);
971 }
972
973 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
974  *  @ingroup msg_VMs
975  *
976  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
977  *
978  * For example,
979  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
980  *  On VM0, there is Task2.
981  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
982  * Then,
983  *  Task1\@PM0 gets 50%.
984  *  Task2\@VM0 gets 25%.
985  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
986  *
987  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a task on the VM does not affect the bound of
988  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
989  *
990  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
991  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
992  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
993  *
994  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
995  *
996  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
997  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
998  */
999 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
1000 {
1001   simcall_vm_set_bound(vm, bound);
1002 }