src/surf/ptask_L07.cpp

   1 /* Copyright (c) 2007-2021. 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 "ptask_L07.hpp"
   7 #include "simgrid/kernel/routing/NetZoneImpl.hpp"
   8 #include "simgrid/s4u/Engine.hpp"
   9 #include "src/kernel/EngineImpl.hpp"
  10 #include "src/kernel/resource/profile/Event.hpp"
  11 #include "surf/surf.hpp"
  12 #include "xbt/config.hpp"
  13
  14 #include <unordered_set>
  15
  16 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(res_host);
  17 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
  18
  19 /**************************************/
  20 /*** Resource Creation & Destruction **/
  21 /**************************************/
  22 void surf_host_model_init_ptask_L07()
  23 {
  24   XBT_CINFO(xbt_cfg, "Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
  25
  26   auto host_model = std::make_shared<simgrid::surf::HostL07Model>("Host_Ptask");
  27   simgrid::kernel::EngineImpl::get_instance()->add_model(host_model);
  28   simgrid::s4u::Engine::get_instance()->get_netzone_root()->get_impl()->set_host_model(host_model);
  29 }
  30
  31 namespace simgrid {
  32 namespace surf {
  33
  34 HostL07Model::HostL07Model(const std::string& name) : HostModel(name)
  35 {
  36   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
  37   set_maxmin_system(maxmin_system);
  38
  39   auto net_model = std::make_shared<NetworkL07Model>("Network_Ptask", this, maxmin_system);
  40   auto engine    = simgrid::kernel::EngineImpl::get_instance();
  41   engine->add_model(net_model);
  42   simgrid::s4u::Engine::get_instance()->get_netzone_root()->get_impl()->set_network_model(net_model);
  43
  44   auto cpu_model = std::make_shared<CpuL07Model>("Cpu_Ptask", this, maxmin_system);
  45   engine->add_model(cpu_model);
  46   simgrid::s4u::Engine::get_instance()->get_netzone_root()->get_impl()->set_cpu_pm_model(cpu_model);
  47 }
  48
  49 CpuL07Model::CpuL07Model(const std::string& name, HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  50     : CpuModel(name), hostModel_(hmodel)
  51 {
  52   set_maxmin_system(sys);
  53 }
  54
  55 CpuL07Model::~CpuL07Model()
  56 {
  57   set_maxmin_system(nullptr);
  58 }
  59
  60 NetworkL07Model::NetworkL07Model(const std::string& name, HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  61     : NetworkModel(name), hostModel_(hmodel)
  62 {
  63   set_maxmin_system(sys);
  64   loopback_ = create_link("__loopback__", {simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-bw")});
  65   loopback_->set_sharing_policy(s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE, {});
  66   loopback_->set_latency(simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-lat"));
  67   loopback_->seal();
  68 }
  69
  70 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
  71 {
  72   set_maxmin_system(nullptr);
  73 }
  74
  75 double HostL07Model::next_occurring_event(double now)
  76 {
  77   double min = HostModel::next_occurring_event_full(now);
  78   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
  79     const auto& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
  80     if (net_action.get_latency() > 0 && (min < 0 || net_action.get_latency() < min)) {
  81       min = net_action.get_latency();
  82       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
  83     }
  84   }
  85   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
  86
  87   return min;
  88 }
  89
  90 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
  91 {
  92   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
  93     auto& action = static_cast<L07Action&>(*it);
  94     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
  95     if (action.get_latency() > 0) {
  96       if (action.get_latency() > delta) {
  97         action.update_latency(delta, sg_surf_precision);
  98       } else {
  99         action.set_latency(0.0);
 100       }
 101       if ((action.get_latency() <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
 102         action.updateBound();
 103         get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action.get_variable(), 1.0);
 104         action.set_last_update();
 105       }
 106     }
 107     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(), action.get_rate() * delta);
 108     action.update_remains(action.get_rate() * delta);
 109     action.update_max_duration(delta);
 110
 111     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
 112
 113     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
 114      *  - The amount of remaining work reached 0
 115      *  - The max duration was reached
 116      * If it's not done, it may have failed.
 117      */
 118
 119     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_penalty() > 0)) ||
 120         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
 121       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
 122       continue;
 123     }
 124
 125     /* Need to check that none of the model has failed */
 126     int i                               = 0;
 127     const kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 128     while (cnst != nullptr) {
 129       i++;
 130       const kernel::resource::Resource* constraint_id = cnst->get_id();
 131       if (not constraint_id->is_on()) {
 132         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
 133         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
 134         break;
 135       }
 136       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 137     }
 138   }
 139 }
 140
 141 kernel::resource::CpuAction* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 142                                                             const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
 143                                                             double rate)
 144 {
 145   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 146 }
 147
 148 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 149                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
 150     : CpuAction(model, 1.0, false), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
 151 {
 152   size_t link_nb      = 0;
 153   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
 154   double latency      = 0.0;
 155   this->set_last_update();
 156
 157   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
 158
 159   if (flops_amount != nullptr)
 160     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
 161
 162   /* Compute the number of affected resources... */
 163   if (bytes_amount != nullptr) {
 164     std::unordered_set<const char*> affected_links;
 165
 166     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 167       if (bytes_amount[k] <= 0)
 168         continue;
 169
 170       double lat = 0.0;
 171       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 172       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
 173       latency = std::max(latency, lat);
 174
 175       for (auto const& link : route)
 176         affected_links.insert(link->get_cname());
 177     }
 178
 179     link_nb = affected_links.size();
 180   }
 181
 182   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
 183   latency_ = latency;
 184
 185   set_variable(
 186       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
 187
 188   if (latency_ > 0)
 189     model->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(get_variable(), 0.0);
 190
 191   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
 192    * communication either */
 193   double bound = std::numeric_limits<double>::max();
 194   for (size_t i = 0; i < host_list.size(); i++) {
 195     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->get_cpu()->get_constraint(), get_variable(),
 196                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
 197     if (flops_amount && flops_amount[i] > 0)
 198       bound = std::min(bound, host_list[i]->get_cpu()->get_speed(1.0) * host_list[i]->get_cpu()->get_speed_ratio() /
 199                                   flops_amount[i]);
 200   }
 201   if (bound < std::numeric_limits<double>::max())
 202     model->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), bound);
 203
 204   if (bytes_amount != nullptr) {
 205     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 206       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
 207         continue;
 208       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 209       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
 210
 211       for (auto const& link : route)
 212         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
 213     }
 214   }
 215
 216   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
 217     this->set_cost(1.0);
 218     this->set_remains(0.0);
 219   }
 220 }
 221
 222 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
 223 {
 224   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
 225   const auto* flops_amount          = new double[2]();
 226   auto* bytes_amount                = new double[4]();
 227
 228   bytes_amount[1] = size;
 229
 230   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 231   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 232   return res;
 233 }
 234
 235 kernel::resource::CpuImpl* CpuL07Model::create_cpu(s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate)
 236 {
 237   return (new CpuL07(host, speed_per_pstate))->set_model(this);
 238 }
 239
 240 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths)
 241 {
 242   xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "Non WIFI link must have only 1 bandwidth.");
 243   auto link = new LinkL07(name, bandwidths[0], get_maxmin_system());
 244   link->set_model(this);
 245   return link;
 246 }
 247
 248 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_wifi_link(const std::string& name,
 249                                                               const std::vector<double>& bandwidths)
 250 {
 251   THROW_UNIMPLEMENTED;
 252 }
 253
 254 /************
 255  * Resource *
 256  ************/
 257
 258 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::execution_start(double size, double user_bound)
 259 {
 260   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_iface()};
 261   xbt_assert(user_bound <= 0, "User bound not supported by ptask model");
 262
 263   auto* flops_amount = new double[host_list.size()]();
 264   flops_amount[0]    = size;
 265
 266   kernel::resource::CpuAction* res =
 267       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
 268   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 269   return res;
 270 }
 271
 272 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::sleep(double duration)
 273 {
 274   auto* action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0, -1));
 275   action->set_max_duration(duration);
 276   action->set_suspend_state(kernel::resource::Action::SuspendStates::SLEEPING);
 277   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action->get_variable(), 0.0);
 278
 279   return action;
 280 }
 281
 282 bool CpuL07::is_used() const
 283 {
 284   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 285 }
 286
 287 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
 288 void CpuL07::on_speed_change()
 289 {
 290   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 291
 292   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
 293   while (const auto* var = get_constraint()->get_variable(&elem)) {
 294     const kernel::resource::Action* action = var->get_id();
 295
 296     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
 297   }
 298
 299   CpuImpl::on_speed_change();
 300 }
 301
 302 LinkL07::LinkL07(const std::string& name, double bandwidth, kernel::lmm::System* system) : LinkImpl(name)
 303 {
 304   this->set_constraint(system->constraint_new(this, bandwidth));
 305   bandwidth_.peak = bandwidth;
 306 }
 307
 308 bool LinkL07::is_used() const
 309 {
 310   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 311 }
 312
 313 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 314 {
 315   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
 316   if (triggered == speed_.event) {
 317     speed_.scale = value;
 318     on_speed_change();
 319     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
 320
 321   } else if (triggered == state_event_) {
 322     if (value > 0) {
 323       if (not is_on()) {
 324         XBT_VERB("Restart actors on host %s", get_iface()->get_cname());
 325         get_iface()->turn_on();
 326       }
 327     } else
 328       get_iface()->turn_off();
 329     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 330
 331   } else {
 332     xbt_die("Unknown event!\n");
 333   }
 334 }
 335
 336 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 337 {
 338   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
 339   if (triggered == bandwidth_.event) {
 340     set_bandwidth(value);
 341     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
 342
 343   } else if (triggered == latency_.event) {
 344     set_latency(value);
 345     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
 346
 347   } else if (triggered == state_event_) {
 348     if (value > 0)
 349       turn_on();
 350     else
 351       turn_off();
 352     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 353
 354   } else {
 355     xbt_die("Unknown event ! \n");
 356   }
 357 }
 358
 359 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
 360 {
 361   bandwidth_.peak = value;
 362   LinkImpl::on_bandwidth_change();
 363
 364   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
 365 }
 366
 367 void LinkL07::set_latency(double value)
 368 {
 369   latency_check(value);
 370   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 371
 372   latency_.peak = value;
 373   while (const auto* var = get_constraint()->get_variable(&elem)) {
 374     auto* action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 375     action->updateBound();
 376   }
 377 }
 378 LinkL07::~LinkL07() = default;
 379
 380 /**********
 381  * Action *
 382  **********/
 383
 384 L07Action::~L07Action()
 385 {
 386   if (free_arrays_) {
 387     delete[] computationAmount_;
 388     delete[] communicationAmount_;
 389   }
 390 }
 391
 392 void L07Action::updateBound()
 393 {
 394   double lat_current = 0.0;
 395
 396   size_t host_count = hostList_.size();
 397
 398   if (communicationAmount_ != nullptr) {
 399     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
 400       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
 401         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
 402           double lat = 0.0;
 403           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 404           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 405
 406           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
 407         }
 408       }
 409     }
 410   }
 411   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
 412   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
 413   if ((latency_ <= 0.0) && is_running()) {
 414     if (rate_ < 0)
 415       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
 416     else
 417       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
 418   }
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