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07bb1691c9d5557648153b5191dfd0b5448e025f
[simgrid.git] / src / plugins / vm / VirtualMachineImpl.cpp
1 /* Copyright (c) 2013-2018. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
2
3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
5
6 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
7 #include "src/simix/ActorImpl.hpp"
8 #include "src/simix/smx_host_private.hpp"
9
10 #include <xbt/asserts.h> // xbt_log_no_loc
11
12 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_vm, surf, "Logging specific to the SURF VM module");
13
14 simgrid::vm::VMModel* surf_vm_model = nullptr;
15
16 void surf_vm_model_init_HL13()
17 {
18   if (surf_cpu_model_vm) {
19     surf_vm_model = new simgrid::vm::VMModel();
20     all_existing_models->push_back(surf_vm_model);
21   }
22 }
23
24 namespace simgrid {
25 namespace vm {
26 /*************
27  * Callbacks *
28  *************/
29 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_creation;
30 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_destruction;
31 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_state_change;
32 /*********
33  * Model *
34  *********/
35
36 std::deque<s4u::VirtualMachine*> VirtualMachineImpl::allVms_;
37
38 /* In the real world, processes on the guest operating system will be somewhat degraded due to virtualization overhead.
39  * The total CPU share these processes get is smaller than that of the VM process gets on a host operating system.
40  * FIXME: add a configuration flag for this
41  */
42 const double virt_overhead = 1; // 0.95
43
44 static void hostStateChange(s4u::Host& host)
45 {
46   if (host.is_off()) { // just turned off.
47     std::vector<s4u::VirtualMachine*> trash;
48     /* Find all VMs living on that host */
49     for (s4u::VirtualMachine* const& vm : VirtualMachineImpl::allVms_)
50       if (vm->getPm() == &host)
51         trash.push_back(vm);
52     for (s4u::VirtualMachine* vm : trash)
53       vm->shutdown();
54   }
55 }
56
57 VMModel::VMModel()
58 {
59   s4u::Host::on_state_change.connect(hostStateChange);
60 }
61
62 double VMModel::next_occuring_event(double now)
63 {
64   /* TODO: update action's cost with the total cost of processes on the VM. */
65
66   /* 1. Now we know how many resource should be assigned to each virtual
67    * machine. We update constraints of the virtual machine layer.
68    *
69    * If we have two virtual machine (VM1 and VM2) on a physical machine (PM1).
70    *     X1 + X2 = C       (Equation 1)
71    * where
72    *    the resource share of VM1: X1
73    *    the resource share of VM2: X2
74    *    the capacity of PM1: C
75    *
76    * Then, if we have two process (P1 and P2) on VM1.
77    *     X1_1 + X1_2 = X1  (Equation 2)
78    * where
79    *    the resource share of P1: X1_1
80    *    the resource share of P2: X1_2
81    *    the capacity of VM1: X1
82    *
83    * Equation 1 was solved in the physical machine layer.
84    * Equation 2 is solved in the virtual machine layer (here).
85    * X1 must be passed to the virtual machine layer as a constraint value.
86    **/
87
88   /* iterate for all virtual machines */
89   for (s4u::VirtualMachine* const& ws_vm : VirtualMachineImpl::allVms_) {
90     surf::Cpu* cpu = ws_vm->pimpl_cpu;
91
92     double solved_value =
93         ws_vm->getImpl()->action_->get_variable()->get_value(); // this is X1 in comment above, what
94                                                                 // this VM got in the sharing on the PM
95     XBT_DEBUG("assign %f to vm %s @ pm %s", solved_value, ws_vm->get_cname(), ws_vm->getPm()->get_cname());
96
97     xbt_assert(cpu->get_model() == surf_cpu_model_vm);
98     kernel::lmm::System* vcpu_system = cpu->get_model()->get_maxmin_system();
99     vcpu_system->update_constraint_bound(cpu->get_constraint(), virt_overhead * solved_value);
100   }
101
102   /* 2. Calculate resource share at the virtual machine layer. */
103   ignore_empty_vm_in_pm_LMM();
104
105   /* 3. Ready. Get the next occurring event */
106   return surf_cpu_model_vm->next_occuring_event(now);
107 }
108
109 /************
110  * Resource *
111  ************/
112
113 VirtualMachineImpl::VirtualMachineImpl(simgrid::s4u::VirtualMachine* piface, simgrid::s4u::Host* host_PM,
114                                        int core_amount, size_t ramsize)
115     : HostImpl(piface), physical_host_(host_PM), core_amount_(core_amount), ramsize_(ramsize)
116 {
117   /* Register this VM to the list of all VMs */
118   allVms_.push_back(piface);
119
120   /* We create cpu_action corresponding to a VM process on the host operating system. */
121   /* TODO: we have to periodically input GUESTOS_NOISE to the system? how ? */
122   action_ = host_PM->pimpl_cpu->execution_start(0, core_amount);
123
124   XBT_VERB("Create VM(%s)@PM(%s)", piface->get_cname(), physical_host_->get_cname());
125   on_creation(this);
126 }
127
128 /** @brief A physical host does not disappear in the current SimGrid code, but a VM may disappear during a simulation */
129 VirtualMachineImpl::~VirtualMachineImpl()
130 {
131   on_destruction(this);
132   /* I was already removed from the allVms set if the VM was destroyed cleanly */
133   auto iter = find(allVms_.begin(), allVms_.end(), piface_);
134   if (iter != allVms_.end())
135     allVms_.erase(iter);
136
137   /* Free the cpu_action of the VM. */
138   XBT_ATTRIB_UNUSED int ret = action_->unref();
139   xbt_assert(ret == 1, "Bug: some resource still remains");
140 }
141
142 void VirtualMachineImpl::suspend(smx_actor_t issuer)
143 {
144   if (get_state() != SURF_VM_STATE_RUNNING)
145     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM %s: it is not running.", piface_->get_cname());
146   if (issuer->host == piface_)
147     THROWF(vm_error, 0, "Actor %s cannot suspend the VM %s in which it runs", issuer->get_cname(),
148            piface_->get_cname());
149
150   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
151   XBT_DEBUG("suspend VM(%s), where %zu processes exist", piface_->get_cname(), process_list.size());
152
153   action_->suspend();
154
155   for (auto& smx_process : process_list) {
156     XBT_DEBUG("suspend %s", smx_process.name.c_str());
157     smx_process.suspend(issuer);
158   }
159
160   XBT_DEBUG("suspend all processes on the VM done done");
161
162   vm_state_ = SURF_VM_STATE_SUSPENDED;
163 }
164
165 void VirtualMachineImpl::resume()
166 {
167   if (get_state() != SURF_VM_STATE_SUSPENDED)
168     THROWF(vm_error, 0, "Cannot resume VM %s: it was not suspended", piface_->get_cname());
169
170   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
171   XBT_DEBUG("Resume VM %s, containing %zu processes.", piface_->get_cname(), process_list.size());
172
173   action_->resume();
174
175   for (auto& smx_process : process_list) {
176     XBT_DEBUG("resume %s", smx_process.get_cname());
177     smx_process.resume();
178   }
179
180   vm_state_ = SURF_VM_STATE_RUNNING;
181 }
182
183 /** @brief Power off a VM.
184  *
185  * All hosted processes will be killed, but the VM state is preserved on memory.
186  * It can later be restarted.
187  *
188  * @param issuer the actor requesting the shutdown
189  */
190 void VirtualMachineImpl::shutdown(smx_actor_t issuer)
191 {
192   if (get_state() != SURF_VM_STATE_RUNNING) {
193     const char* stateName = "(unknown state)";
194     switch (get_state()) {
195       case SURF_VM_STATE_CREATED:
196         stateName = "created, but not yet started";
197         break;
198       case SURF_VM_STATE_SUSPENDED:
199         stateName = "suspended";
200         break;
201       case SURF_VM_STATE_DESTROYED:
202         stateName = "destroyed";
203         break;
204       default: /* SURF_VM_STATE_RUNNING or unexpected values */
205         THROW_IMPOSSIBLE;
206         break;
207     }
208     XBT_VERB("Shutting down the VM %s even if it's not running but %s", piface_->get_cname(), stateName);
209   }
210
211   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
212   XBT_DEBUG("shutdown VM %s, that contains %zu processes", piface_->get_cname(), process_list.size());
213
214   for (auto& smx_process : process_list) {
215     XBT_DEBUG("kill %s@%s on behalf of %s which shutdown that VM.", smx_process.get_cname(),
216               smx_process.host->get_cname(), issuer->get_cname());
217     SIMIX_process_kill(&smx_process, issuer);
218   }
219
220   set_state(SURF_VM_STATE_DESTROYED);
221
222   /* FIXME: we may have to do something at the surf layer, e.g., vcpu action */
223 }
224
225 /** @brief Change the physical host on which the given VM is running
226  *
227  * This is an instantaneous migration.
228  */
229 void VirtualMachineImpl::set_physical_host(s4u::Host* destination)
230 {
231   const char* vm_name     = piface_->get_cname();
232   const char* pm_name_src = physical_host_->get_cname();
233   const char* pm_name_dst = destination->get_cname();
234
235   /* update net_elm with that of the destination physical host */
236   piface_->pimpl_netpoint = destination->pimpl_netpoint;
237
238   physical_host_ = destination;
239
240   /* Update vcpu's action for the new pm */
241   /* create a cpu action bound to the pm model at the destination. */
242   surf::CpuAction* new_cpu_action =
243       static_cast<surf::CpuAction*>(destination->pimpl_cpu->execution_start(0, this->core_amount_));
244
245   if (action_->get_remains_no_update() > 0)
246     XBT_CRITICAL("FIXME: need copy the state(?), %f", action_->get_remains_no_update());
247
248   /* keep the bound value of the cpu action of the VM. */
249   double old_bound = action_->get_bound();
250   if (old_bound > 0) {
251     XBT_DEBUG("migrate VM(%s): set bound (%f) at %s", vm_name, old_bound, pm_name_dst);
252     new_cpu_action->set_bound(old_bound);
253   }
254
255   xbt_assert(action_->unref() == 1, "Bug: some resource still remains");
256
257   action_ = new_cpu_action;
258
259   XBT_DEBUG("migrate VM(%s): change PM (%s to %s)", vm_name, pm_name_src, pm_name_dst);
260 }
261
262 void VirtualMachineImpl::set_bound(double bound)
263 {
264   action_->set_bound(bound);
265 }
266
267 }
268 }