Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
0bc20d94f76411d6dd8c65861b2d8b1a3542a0de
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.c
1 /* Copyright (c) 2012-2013. 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 // QUESTIONS:
8 // 1./ check how and where a new VM is added to the list of the hosts
9 // 2./ Diff between SIMIX_Actions and SURF_Actions
10 // => SIMIX_actions : point synchro entre processus de niveau (theoretically speaking I do not have to create such SIMIX_ACTION
11 // =>  Surf_Actions
12
13 // TODO
14 //      MSG_TRACE can be revisited in order to use  the host
15 //      To implement a mixed model between workstation and vm_workstation,
16 //     please give a look at surf_model_private_t model_private at SURF Level and to the share resource functions
17 //     double (*share_resources) (double now);
18 //      For the action into the vm workstation model, we should be able to leverage the usual one (and if needed, look at
19 //              the workstation model.
20
21 #include "msg_private.h"
22 #include "xbt/sysdep.h"
23 #include "xbt/log.h"
24
25 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg,
26                                 "Cloud-oriented parts of the MSG API");
27
28
29 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
30
31 /** \ingroup m_vm_management
32  * \brief Returns the value of a given vm property
33  *
34  * \param vm a vm
35  * \param name a property name
36  * \return value of a property (or NULL if property not set)
37  */
38
39 const char *MSG_vm_get_property_value(msg_vm_t vm, const char *name)
40 {
41   return MSG_host_get_property_value(vm, name);
42 }
43
44 /** \ingroup m_vm_management
45  * \brief Returns a xbt_dict_t consisting of the list of properties assigned to this host
46  *
47  * \param vm a vm
48  * \return a dict containing the properties
49  */
50 xbt_dict_t MSG_vm_get_properties(msg_vm_t vm)
51 {
52   xbt_assert((vm != NULL), "Invalid parameters (vm is NULL)");
53
54   return (simcall_host_get_properties(vm));
55 }
56
57 /** \ingroup m_host_management
58  * \brief Change the value of a given host property
59  *
60  * \param host a host
61  * \param name a property name
62  * \param value what to change the property to
63  * \param free_ctn the freeing function to use to kill the value on need
64  */
65 void MSG_vm_set_property_value(msg_vm_t vm, const char *name, void *value, void_f_pvoid_t free_ctn)
66 {
67   xbt_dict_set(MSG_host_get_properties(vm), name, value, free_ctn);
68 }
69
70 /** \ingroup msg_vm_management
71  * \brief Finds a msg_vm_t using its name.
72  *
73  * This is a name directory service
74  * \param name the name of a vm.
75  * \return the corresponding vm
76  *
77  * Please note that a VM is a specific host. Hence, you should give a different name
78  * for each VM/PM.
79  */
80
81 msg_vm_t MSG_vm_get_by_name(const char *name)
82 {
83         return MSG_get_host_by_name(name);
84 }
85
86 /** \ingroup m_vm_management
87  *
88  * \brief Return the name of the #msg_host_t.
89  *
90  * This functions checks whether \a host is a valid pointer or not and return
91    its name.
92  */
93 const char *MSG_vm_get_name(msg_vm_t vm)
94 {
95   return MSG_host_get_name(vm);
96 }
97
98
99 /* **** Check state of a VM **** */
100 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
101 {
102   return simcall_vm_get_state(vm) == state;
103 }
104
105 /** @brief Returns whether the given VM has just reated, not running.
106  *  @ingroup msg_VMs
107  */
108 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
109 {
110   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
111 }
112
113 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
114  *  @ingroup msg_VMs
115  */
116 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
117 {
118   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
119 }
120
121 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
122  *  @ingroup msg_VMs
123  */
124 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
125 {
126   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_MIGRATING);
127 }
128
129 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
130  *  @ingroup msg_VMs
131  */
132 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
133 {
134   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
135 }
136
137 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
138  *  @ingroup msg_VMs
139  */
140 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
141 {
142   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
143 }
144
145 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
146  *  @ingroup msg_VMs
147  */
148 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
149 {
150   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
151 }
152
153 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
154  *  @ingroup msg_VMs
155  */
156 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
157 {
158   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
159 }
160
161
162
163 /* ------------------------------------------------------------------------- */
164 /* ------------------------------------------------------------------------- */
165
166 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
167
168 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
169  *  @ingroup msg_VMs*
170  *  All parameters are in MBytes
171  *
172  */
173 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t ind_pm, const char *name, int ncpus, int ramsize,
174                                              int net_cap, char *disk_path, int disksize,
175                                                  int mig_netspeed, int dp_intensity)
176 {
177         /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
178         double host_speed = MSG_get_host_speed(ind_pm);
179         double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
180         
181         msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(ind_pm, name);
182         s_ws_params_t params;
183         memset(&params, 0, sizeof(params));
184         params.ramsize = 1L * 1024 * 1024 * ramsize;
185         //params.overcommit = 0;
186         params.devsize = 0;
187         params.skip_stage2 = 0;
188         params.max_downtime = 0.03;
189         params.dp_rate = (update_speed * 1L * 1024 * 1024 ) / host_speed; 
190         params.dp_cap = params.ramsize / 0.9; // working set memory is 90%
191         params.mig_speed = 1L * 1024 * 1024 * mig_netspeed; // mig_speed
192
193    //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate, params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
194         simcall_host_set_params(vm, &params);
195
196         return vm;
197 }
198
199
200 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
201  *  @ingroup msg_VMs*
202  *
203  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
204  */
205 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t ind_pm, const char *name)
206 {
207   /* make sure the VM of the same name does not exit */
208   {
209     void *ind_host_tmp = xbt_lib_get_elm_or_null(host_lib, name);
210     if (ind_host_tmp) {
211       XBT_ERROR("host %s already exits", name);
212       return NULL;
213     }
214   }
215
216   /* Note: ind_vm and vm_workstation point to the same elm object. */
217   msg_vm_t ind_vm = NULL;
218   void *ind_vm_workstation =  NULL;
219
220   /* Ask the SIMIX layer to create the surf vm resource */
221   ind_vm_workstation = simcall_vm_create(name, ind_pm);
222   ind_vm = (msg_vm_t) __MSG_host_create(ind_vm_workstation);
223
224   XBT_DEBUG("A new VM (%s) has been created", name);
225
226   #ifdef HAVE_TRACING
227   TRACE_msg_vm_create(name, ind_pm);
228   #endif
229
230   return ind_vm;
231 }
232
233 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
234  *  @ingroup msg_VMs
235  */
236 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
237 {
238   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
239   if (MSG_vm_is_running(vm))
240       simcall_vm_shutdown(vm);
241
242   if (!MSG_vm_is_created(vm)) {
243     XBT_CRITICAL("shutdown the given VM before destroying it");
244     DIE_IMPOSSIBLE;
245   }
246
247   /* Then, destroy the VM object */
248   simcall_vm_destroy(vm);
249
250   __MSG_host_destroy(vm);
251
252   #ifdef HAVE_TRACING
253   TRACE_msg_vm_end(vm);
254   #endif
255 }
256
257
258 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
259  *  @ingroup msg_VMs
260  *
261  *  If the VM cannot be started, an exception is generated.
262  *
263  */
264 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
265 {
266   simcall_vm_start(vm);
267
268   #ifdef HAVE_TRACING
269   TRACE_msg_vm_start(vm);
270   #endif
271 }
272
273
274
275 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM. Any memory that they allocated will be leaked.
276  *  @ingroup msg_VMs
277  *
278  * FIXME: No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to
279  * use a #MSG_process_sleep() or something. I'm not quite sure.
280  */
281 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
282 {
283   /* msg_vm_t equals to msg_host_t */
284   simcall_vm_shutdown(vm);
285
286   // #ifdef HAVE_TRACING
287   // TRACE_msg_vm_(vm);
288   // #endif
289 }
290
291
292
293 /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between
294  * source and destiantion PMs. mbox_ctl is used to detect the completion of a
295  * migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
296 static inline char *get_mig_mbox_src_dst(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
297 {
298   return bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
299 }
300
301 static inline char *get_mig_mbox_ctl(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
302 {
303   return bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
304 }
305
306 static inline char *get_mig_process_tx_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
307 {
308   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
309 }
310
311 static inline char *get_mig_process_rx_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
312 {
313   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
314 }
315
316 static inline char *get_mig_task_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name, int stage)
317 {
318   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
319 }
320
321 static void launch_deferred_exec_process(msg_host_t host, double computation, double prio);
322
323 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
324 {
325   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
326
327   xbt_assert(argc == 4);
328   const char *vm_name = argv[1];
329   const char *src_pm_name  = argv[2];
330   const char *dst_pm_name  = argv[3];
331   msg_vm_t vm = MSG_get_host_by_name(vm_name);
332   msg_host_t src_pm = MSG_get_host_by_name(src_pm_name);
333   msg_host_t dst_pm = MSG_get_host_by_name(dst_pm_name);
334
335
336   s_ws_params_t params;
337   simcall_host_get_params(vm, &params);
338   const double xfer_cpu_overhead = params.xfer_cpu_overhead;
339
340
341   int need_exit = 0;
342
343   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
344   char *mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
345   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, 3);
346
347   for (;;) {
348     msg_task_t task = NULL;
349     MSG_task_recv(&task, mbox);
350     {
351       double received = MSG_task_get_data_size(task);
352       /* TODO: clean up */
353       // const double alpha = 0.22L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
354       launch_deferred_exec_process(vm, received * xfer_cpu_overhead, 1);
355     }
356
357     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
358       need_exit = 1;
359
360     MSG_task_destroy(task);
361
362     if (need_exit)
363       break;
364   }
365
366
367   /* deinstall the current affinity setting */
368   simcall_vm_set_affinity(vm, src_pm, 0);
369
370   simcall_vm_migrate(vm, dst_pm);
371   simcall_vm_resume(vm);
372
373   /* install the affinity setting of the VM on the destination pm */
374   {
375     msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
376
377     unsigned long affinity_mask = (unsigned long) xbt_dict_get_or_null_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) dst_pm, sizeof(msg_host_t));
378     simcall_vm_set_affinity(vm, dst_pm, affinity_mask);
379     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s", affinity_mask, MSG_host_get_name(dst_pm), MSG_host_get_name(vm));
380   }
381
382   {
383     char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, 4);
384
385     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, NULL);
386     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox_ctl);
387     xbt_assert(ret == MSG_OK);
388
389     xbt_free(task_name);
390   }
391
392
393   xbt_free(mbox);
394   xbt_free(mbox_ctl);
395   xbt_free(finalize_task_name);
396
397   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
398
399   return 0;
400 }
401
402 static void reset_dirty_pages(msg_vm_t vm)
403 {
404   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
405
406   char *key = NULL;
407   xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
408   dirty_page_t dp = NULL;
409   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
410     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(dp->task);
411     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
412     dp->prev_remaining = remaining;
413
414     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
415   }
416 }
417
418 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
419 {
420   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
421   priv->dp_enabled = 1;
422
423   reset_dirty_pages(vm);
424 }
425
426 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
427 {
428   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
429   priv->dp_enabled = 0;
430 }
431
432 #if 0
433 /* It might be natural that we define dp_rate for each task. But, we will also
434  * have to care about how each task behavior affects the memory update behavior
435  * at the operating system level. It may not be easy to model it with a simple algorithm. */
436 double calc_updated_pages(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
437 {
438     double computed = dp->prev_remaining - remaining;
439     double duration = clock - dp->prev_clock;
440     double updated = dp->task->dp_rate * computed;
441
442     XBT_INFO("%s@%s: computated %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
443         key, sg_host_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
444     XBT_INFO("%s@%s: updated %f bytes, %f Mbytes/s",
445         key, sg_host_name(vm), updated, updated / duration / 1000 / 1000);
446
447     return updated;
448 }
449 #endif
450
451 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
452 {
453   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
454   double duration = clock - dp->prev_clock;
455
456   XBT_DEBUG("%s@%s: computated %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
457       key, sg_host_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
458
459   return computed;
460 }
461
462 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
463 {
464   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
465   double total = 0;
466
467   char *key = NULL;
468   xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
469   dirty_page_t dp = NULL;
470   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
471     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(dp->task);
472    
473          double clock = MSG_get_clock();
474
475     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
476     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
477
478     dp->prev_remaining = remaining;
479     dp->prev_clock = clock;
480   }
481
482   total += priv->dp_updated_by_deleted_tasks;
483
484   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)",
485       stage_for_fancy_debug,
486       stage2_round_for_fancy_debug,
487       total, priv->dp_updated_by_deleted_tasks);
488
489
490
491   priv->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
492
493
494   return total;
495 }
496
497 // TODO Is this code redundant with the information provided by
498 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
499 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
500 {
501   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(host);
502   double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(task);
503   char *key = bprintf("%s-%lld", task->name, task->counter);
504
505   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
506   dp->task = task;
507
508   /* It should be okay that we add a task onto a migrating VM. */
509   if (priv->dp_enabled) {
510     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
511     dp->prev_remaining = remaining;
512   }
513
514   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key) == NULL);
515   xbt_dict_set(priv->dp_objs, key, dp, NULL);
516   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, sg_host_name(host), remaining, priv->dp_enabled);
517
518   xbt_free(key);
519 }
520
521 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
522 {
523   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(host);
524
525   char *key = bprintf("%s-%lld", task->name, task->counter);
526
527   dirty_page_t dp = xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key);
528   xbt_assert(dp->task == task);
529
530   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much
531    * computaion has been done until now, and keep the information for the
532    * lookup_() function that will called soon. */
533   if (priv->dp_enabled) {
534     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(task);
535     double clock = MSG_get_clock();
536     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
537     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
538
539     priv->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
540   }
541
542   xbt_dict_remove(priv->dp_objs, key);
543   xbt_free(dp);
544
545   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, sg_host_name(host));
546
547   xbt_free(key);
548 }
549
550
551 static int deferred_exec_fun(int argc, char *argv[])
552 {
553   xbt_assert(argc == 3);
554   const char *comp_str = argv[1];
555   double computaion = atof(comp_str);
556   const char *prio_str = argv[2];
557   double prio = atof(prio_str);
558
559   msg_task_t task = MSG_task_create("__task_deferred", computaion, 0, NULL);
560   // XBT_INFO("exec deferred %f", computaion);
561
562   /* dpt is the results of the VM activity */
563   MSG_task_set_priority(task, prio);
564   MSG_task_execute(task);
565
566
567
568   MSG_task_destroy(task);
569
570   return 0;
571 }
572
573 static void launch_deferred_exec_process(msg_host_t host, double computation, double prio)
574 {
575   char *pr_name = bprintf("__pr_deferred_exec_%s", MSG_host_get_name(host));
576
577   int nargvs = 4;
578   char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
579   argv[0] = xbt_strdup(pr_name);
580   argv[1] = bprintf("%lf", computation);
581   argv[2] = bprintf("%lf", prio);
582   argv[3] = NULL;
583
584   MSG_process_create_with_arguments(pr_name, deferred_exec_fun, NULL, host, nargvs - 1, argv);
585
586   xbt_free(pr_name);
587 }
588
589
590 static int task_tx_overhead_fun(int argc, char *argv[])
591 {
592   xbt_assert(argc == 2);
593   const char *mbox = argv[1];
594
595   int need_exit = 0;
596
597   // XBT_INFO("start %s", mbox);
598
599   for (;;) {
600     msg_task_t task = NULL;
601     MSG_task_recv(&task, mbox);
602
603     // XBT_INFO("task->name %s", task->name);
604
605     if (strcmp(task->name, "finalize_making_overhead") == 0)
606       need_exit = 1;
607
608     // XBT_INFO("exec");
609     // MSG_task_set_priority(task, 1000000);
610     MSG_task_execute(task);
611     MSG_task_destroy(task);
612
613     if (need_exit)
614       break;
615   }
616
617   // XBT_INFO("bye");
618
619   return 0;
620 }
621
622 static void start_overhead_process(msg_task_t comm_task)
623 {
624   char *pr_name = bprintf("__pr_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
625   char *mbox    = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
626
627   int nargvs = 3;
628   char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
629   argv[0] = xbt_strdup(pr_name);
630   argv[1] = xbt_strdup(mbox);
631   argv[2] = NULL;
632
633   // XBT_INFO("micro start: mbox %s", mbox);
634   MSG_process_create_with_arguments(pr_name, task_tx_overhead_fun, NULL, MSG_host_self(), nargvs - 1, argv);
635
636   xbt_free(pr_name);
637   xbt_free(mbox);
638 }
639
640 static void shutdown_overhead_process(msg_task_t comm_task)
641 {
642   char *mbox = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
643
644   msg_task_t task = MSG_task_create("finalize_making_overhead", 0, 0, NULL);
645
646   // XBT_INFO("micro shutdown: mbox %s", mbox);
647   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
648   xbt_assert(ret == MSG_OK);
649
650   xbt_free(mbox);
651   // XBT_INFO("shutdown done");
652 }
653
654 static void request_overhead(msg_task_t comm_task, double computation)
655 {
656   char *mbox = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
657
658   msg_task_t task = MSG_task_create("micro", computation, 0, NULL);
659
660   // XBT_INFO("req overhead");
661   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
662   xbt_assert(ret == MSG_OK);
663
664   xbt_free(mbox);
665 }
666
667 /* alpha is (floating_operations / bytes).
668  *
669  * When actual migration traffic was 32 mbytes/s, we observed the CPU
670  * utilization of the main thread of the Qemu process was 10 %. 
671  *   alpha = 0.1 * C / (32 * 1024 * 1024)
672  * where the CPU capacity of the PM is C flops/s.
673  *
674  * */
675 static void task_send_bounded_with_cpu_overhead(msg_task_t comm_task, char *mbox, double mig_speed, double alpha)
676 {
677   const double chunk_size = 1024 * 1024 * 10;
678   double remaining = MSG_task_get_data_size(comm_task);
679
680   start_overhead_process(comm_task);
681
682
683   while (remaining > 0) {
684     double data_size = chunk_size;
685     if (remaining < chunk_size)
686       data_size = remaining;
687
688     remaining -= data_size;
689
690     // XBT_INFO("remaining %f bytes", remaining);
691
692
693     double clock_sta = MSG_get_clock();
694
695     /* create a micro task */
696     {
697       char *mtask_name = bprintf("__micro_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
698       msg_task_t mtask = MSG_task_create(mtask_name, 0, data_size, NULL);
699
700       request_overhead(comm_task, data_size * alpha);
701
702       msg_error_t ret = MSG_task_send(mtask, mbox);
703       xbt_assert(ret == MSG_OK);
704
705       xbt_free(mtask_name);
706     }
707
708 #if 0
709     {
710       /* In the real world, sending data involves small CPU computation. */
711       char *mtask_name = bprintf("__micro_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
712       msg_task_t mtask = MSG_task_create(mtask_name, data_size * alpha, data_size, NULL);
713       MSG_task_execute(mtask);
714       MSG_task_destroy(mtask);
715       xbt_free(mtask_name);
716     }
717 #endif
718    
719     /* TODO */
720
721     double clock_end = MSG_get_clock();
722
723
724     if (mig_speed > 0) {
725       /*
726        * (max bandwidth) > data_size / ((elapsed time) + time_to_sleep)
727        *
728        * Thus, we get
729        *   time_to_sleep > data_size / (max bandwidth) - (elapsed time)
730        *
731        * If time_to_sleep is smaller than zero, the elapsed time was too big. We
732        * do not need a micro sleep.
733        **/
734       double time_to_sleep = data_size / mig_speed - (clock_end - clock_sta);
735       if (time_to_sleep > 0)
736         MSG_process_sleep(time_to_sleep);
737
738
739       //XBT_INFO("duration %f", clock_end - clock_sta);
740       //XBT_INFO("time_to_sleep %f", time_to_sleep);
741     }
742   }
743
744   // XBT_INFO("%s", MSG_task_get_name(comm_task));
745   shutdown_overhead_process(comm_task);
746
747 }
748
749
750 #if 0
751 static void make_cpu_overhead_of_data_transfer(msg_task_t comm_task, double init_comm_size)
752 {
753   double prev_remaining = init_comm_size;
754
755   for (;;) {
756     double remaining = MSG_task_get_remaining_communication(comm_task);
757     if (remaining == 0)
758       need_exit = 1;
759
760     double sent = prev_remaining - remaining;
761     double comp_size = sent * overhead;
762
763
764     char *comp_task_name = bprintf("__sender_overhead%s", MSG_task_get_name(comm_task));
765     msg_task_t comp_task = MSG_task_create(comp_task_name, comp_size, 0, NULL);
766     MSG_task_execute(comp_task);
767     MSG_task_destroy(comp_task);
768
769     if (need_exit)
770       break;
771
772     prev_remaining = remaining;
773
774   }
775
776   xbt_free(comp_task_name);
777 }
778 #endif
779
780 // #define USE_MICRO_TASK 1
781
782 #if 0
783 // const double alpha = 0.1L * 1.0E8 / (32L * 1024 * 1024);
784 // const double alpha = 0.25L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
785 // const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
786 // const double alpha = 0.25L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
787 // const double alpha = 0.32L * 1.0E8 / (24L * 1024 * 1024);   // makes super good values for 32 mbytes/s
788 //const double alpha = 0.32L * 1.0E8 / (32L * 1024 * 1024);
789 // const double alpha = 0.56L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
790 ////const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
791 // const double alpha = 0.56L * 1.0E8 / (90L * 1024 * 1024);
792 // const double alpha = 0.66L * 1.0E8 / (90L * 1024 * 1024);
793 // const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
794
795 /* CPU 22% when 80Mbyte/s */
796 const double alpha = 0.22L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
797 #endif
798
799
800 static void send_migration_data(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name,
801     double size, char *mbox, int stage, int stage2_round, double mig_speed, double xfer_cpu_overhead)
802 {
803   char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, stage);
804   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, size, NULL);
805
806   /* TODO: clean up */
807
808   double clock_sta = MSG_get_clock();
809
810 #ifdef USE_MICRO_TASK
811
812   task_send_bounded_with_cpu_overhead(task, mbox, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
813
814 #else
815   msg_error_t ret;
816   if (mig_speed > 0)
817     ret = MSG_task_send_bounded(task, mbox, mig_speed);
818   else
819     ret = MSG_task_send(task, mbox);
820   xbt_assert(ret == MSG_OK);
821 #endif
822
823   double clock_end = MSG_get_clock();
824   double duration = clock_end - clock_sta;
825   double actual_speed = size / duration;
826 #ifdef USE_MICRO_TASK
827   double cpu_utilization = size * xfer_cpu_overhead / duration / 1.0E8;
828 #else
829   double cpu_utilization = 0;
830 #endif
831
832
833
834
835   if (stage == 2){
836     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %f duration %f actual_speed %f (target %f) cpu %f", stage, stage2_round, size, duration, actual_speed, mig_speed, cpu_utilization);}
837   else{
838     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %f duration %f actual_speed %f (target %f) cpu %f", stage, size, duration, actual_speed, mig_speed, cpu_utilization);
839   }
840
841   xbt_free(task_name);
842
843
844
845 #ifdef USE_MICRO_TASK
846   /* The name of a micro task starts with __micro, which does not match the
847    * special name that finalizes the receiver loop. Thus, we send the special task.
848    **/
849   {
850     if (stage == 3) {
851       char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, stage);
852       msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, NULL);
853       msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
854       xbt_assert(ret == MSG_OK);
855       xbt_free(task_name);
856     }
857   }
858 #endif
859 }
860
861 static double get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
862 {
863   double updated_size = computed * dp_rate;
864   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
865   if (updated_size > dp_cap) {
866     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size, dp_cap);
867     updated_size = dp_cap;
868   }
869
870   return updated_size;
871 }
872
873 static double send_stage1(msg_host_t vm, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name,
874     long ramsize, double mig_speed, double xfer_cpu_overhead, double dp_rate, double dp_cap, double dpt_cpu_overhead)
875 {
876   const char *vm_name = MSG_host_get_name(vm);
877   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
878
879   // const long chunksize = 1024 * 1024 * 100;
880   const unsigned long chunksize = 1024u * 1024u * 100000;
881   long remaining = ramsize;
882   double computed_total = 0;
883
884   while (remaining > 0) {
885     long datasize = chunksize;
886     if (remaining < chunksize)
887       datasize = remaining;
888
889     remaining -= datasize;
890
891     send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, datasize, mbox, 1, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
892
893     double computed = lookup_computed_flop_counts(vm, 1, 0);
894     computed_total += computed;
895
896     // {
897     //   double updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
898
899     //   double overhead = dpt_cpu_overhead * updated_size;
900     //   launch_deferred_exec_process(vm, overhead, 10000);
901     // }
902   }
903
904   return computed_total;
905 }
906
907
908
909 static double get_threshold_value(double bandwidth, double max_downtime)
910 {
911   /* This value assumes the network link is 1Gbps. */
912   // double threshold = max_downtime * 125 * 1024 * 1024;
913   double threshold = max_downtime * bandwidth;
914
915   return threshold;
916 }
917
918 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
919 {
920   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
921
922   xbt_assert(argc == 4);
923   const char *vm_name = argv[1];
924   const char *src_pm_name  = argv[2];
925   const char *dst_pm_name  = argv[3];
926   msg_vm_t vm = MSG_get_host_by_name(vm_name);
927
928
929   s_ws_params_t params;
930   simcall_host_get_params(vm, &params);
931   const long ramsize        = params.ramsize;
932   const long devsize        = params.devsize;
933   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
934   const int skip_stage2     = params.skip_stage2;
935   const double dp_rate      = params.dp_rate;
936   const double dp_cap       = params.dp_cap;
937   const double mig_speed    = params.mig_speed;
938   const double xfer_cpu_overhead = params.xfer_cpu_overhead;
939   const double dpt_cpu_overhead = params.dpt_cpu_overhead;
940
941   double remaining_size = ramsize + devsize;
942
943   double max_downtime = params.max_downtime;
944   if (max_downtime == 0) {
945     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
946     max_downtime = 0.03;
947   }
948
949   double threshold = 0.00001; /* TODO: cleanup */
950
951   /* setting up parameters has done */
952
953
954   if (ramsize == 0)
955     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
956
957   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
958
959   XBT_INFO("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
960
961   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
962   start_dirty_page_tracking(vm);
963
964   double computed_during_stage1 = 0;
965   if (!skip_stage1) {
966     // send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, ramsize, mbox, 1, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
967
968     /* send ramsize, but split it */
969     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
970
971     computed_during_stage1 = send_stage1(vm, src_pm_name, dst_pm_name, ramsize, mig_speed, xfer_cpu_overhead, dp_rate, dp_cap, dpt_cpu_overhead);
972     remaining_size -= ramsize;
973
974     double clock_post_send = MSG_get_clock();
975     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
976     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
977     XBT_INFO("actual banwdidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
978   }
979
980
981   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states
982    * becomes smaller than the threshold value. */
983   if (skip_stage2)
984     goto stage3;
985   if (max_downtime == 0) {
986     XBT_WARN("no max_downtime parameter, skip stage2");
987     goto stage3;
988   }
989
990
991   int stage2_round = 0;
992   for (;;) {
993
994     double updated_size = 0;
995     if (stage2_round == 0)  {
996       /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
997       updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
998     } else {
999       double computed = lookup_computed_flop_counts(vm, 2, stage2_round);
1000       updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
1001     }
1002
1003     XBT_INFO("mig-stage 2:%d updated_size %f computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f",
1004         stage2_round, updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
1005
1006
1007     // if (stage2_round != 0) {
1008     //   /* during stage1, we have already created overhead tasks */
1009     //   double overhead = dpt_cpu_overhead * updated_size;
1010     //   XBT_DEBUG("updated %f overhead %f", updated_size, overhead);
1011     //   launch_deferred_exec_process(vm, overhead, 10000);
1012     // }
1013
1014
1015     {
1016       remaining_size += updated_size;
1017
1018       XBT_INFO("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round,
1019           remaining_size, (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
1020
1021       if (remaining_size < threshold)
1022         break;
1023     }
1024
1025     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
1026
1027     send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, updated_size, mbox, 2, stage2_round, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
1028
1029     double clock_post_send = MSG_get_clock();
1030
1031     double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
1032     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
1033     XBT_INFO("actual banwdidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
1034
1035
1036
1037
1038
1039
1040
1041     remaining_size -= updated_size;
1042     stage2_round += 1;
1043   }
1044
1045
1046 stage3:
1047   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
1048   XBT_INFO("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
1049   simcall_vm_suspend(vm);
1050   stop_dirty_page_tracking(vm);
1051
1052   send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, remaining_size, mbox, 3, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
1053
1054   xbt_free(mbox);
1055
1056   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
1057
1058   return 0;
1059 }
1060
1061
1062
1063 static void do_migration(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
1064 {
1065   char *mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1066
1067   {
1068     char *pr_name = get_mig_process_rx_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1069     int nargvs = 5;
1070     char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
1071     argv[0] = xbt_strdup(pr_name);
1072     argv[1] = xbt_strdup(sg_host_name(vm));
1073     argv[2] = xbt_strdup(sg_host_name(src_pm));
1074     argv[3] = xbt_strdup(sg_host_name(dst_pm));
1075     argv[4] = NULL;
1076
1077     MSG_process_create_with_arguments(pr_name, migration_rx_fun, NULL, dst_pm, nargvs - 1, argv);
1078
1079     xbt_free(pr_name);
1080   }
1081
1082   {
1083     char *pr_name = get_mig_process_tx_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1084     int nargvs = 5;
1085     char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
1086     argv[0] = xbt_strdup(pr_name);
1087     argv[1] = xbt_strdup(sg_host_name(vm));
1088     argv[2] = xbt_strdup(sg_host_name(src_pm));
1089     argv[3] = xbt_strdup(sg_host_name(dst_pm));
1090     argv[4] = NULL;
1091     MSG_process_create_with_arguments(pr_name, migration_tx_fun, NULL, src_pm, nargvs - 1, argv);
1092
1093     xbt_free(pr_name);
1094   }
1095
1096   /* wait until the migration have finished */
1097   {
1098     msg_task_t task = NULL;
1099     msg_error_t ret = MSG_task_recv(&task, mbox_ctl);
1100     xbt_assert(ret == MSG_OK);
1101
1102     char *expected_task_name = get_mig_task_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm), 4);
1103     xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
1104     xbt_free(expected_task_name);
1105   }
1106
1107   xbt_free(mbox_ctl);
1108 }
1109
1110
1111 /** @brief Migrate the VM to the given host.
1112  *  @ingroup msg_VMs
1113  *
1114  * FIXME: No migration cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a
1115  * MSG_task_send() before or after, depending on whether you want to do cold or hot
1116  * migration.
1117  */
1118 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t new_pm)
1119 {
1120   /* some thoughts:
1121    * - One approach is ...
1122    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination
1123    *   physical host. The destination VM will receive the state of the source
1124    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
1125    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
1126    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM,
1127    *     consuming resources.
1128    *   - We have to relocate all processes. The existing process migraion code
1129    *     will work for this?
1130    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky
1131    *     for the destination VM?
1132    *
1133    * - Another one is ...
1134    *   We update the information of the given VM to place it to the destination
1135    *   physical host.
1136    *
1137    * The second one would be easier.
1138    *   
1139    */
1140
1141   msg_host_t old_pm = simcall_vm_get_pm(vm);
1142
1143   if (simcall_vm_get_state(vm) != SURF_VM_STATE_RUNNING)
1144     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is not running", sg_host_name(vm));
1145
1146   do_migration(vm, old_pm, new_pm);
1147
1148
1149
1150   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", vm->key, old_pm->key, new_pm->key);
1151
1152   #ifdef HAVE_TRACING
1153   TRACE_msg_vm_change_host(vm, old_pm, new_pm);
1154   #endif
1155 }
1156
1157
1158 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
1159  *  @ingroup msg_VMs
1160  *
1161  * This function stops the exection of the VM. All the processes on this VM
1162  * will pause. The state of the VM is perserved. We can later resume it again.
1163  *
1164  * No suspension cost occurs.
1165  */
1166 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
1167 {
1168   simcall_vm_suspend(vm);
1169
1170   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
1171
1172   #ifdef HAVE_TRACING
1173   TRACE_msg_vm_suspend(vm);
1174   #endif
1175 }
1176
1177
1178 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
1179  *  @ingroup msg_VMs
1180  *
1181  * No resume cost occurs.
1182  */
1183 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
1184 {
1185   simcall_vm_resume(vm);
1186
1187   #ifdef HAVE_TRACING
1188   TRACE_msg_vm_resume(vm);
1189   #endif
1190 }
1191
1192
1193 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
1194  *  @ingroup msg_VMs
1195  *
1196  * This function stops the exection of the VM. All the processes on this VM
1197  * will pause. The state of the VM is perserved. We can later resume it again.
1198  *
1199  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to
1200  * use a \ref MSG_file_write() before or after, depending on the exact semantic
1201  * of VM save to you.
1202  */
1203 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
1204 {
1205   simcall_vm_save(vm);
1206   #ifdef HAVE_TRACING
1207   TRACE_msg_vm_save(vm);
1208   #endif
1209 }
1210
1211 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
1212  *  @ingroup msg_VMs
1213  *
1214  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to
1215  * use a \ref MSG_file_read() before or after, depending on the exact semantic
1216  * of VM restore to you.
1217  */
1218 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
1219 {
1220   simcall_vm_restore(vm);
1221
1222   #ifdef HAVE_TRACING
1223   TRACE_msg_vm_restore(vm);
1224   #endif
1225 }
1226
1227
1228 /** @brief Get the physical host of a given VM.
1229  *  @ingroup msg_VMs
1230  */
1231 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
1232 {
1233   return simcall_vm_get_pm(vm);
1234 }
1235
1236
1237 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
1238  *  @ingroup msg_VMs
1239  *
1240  * 1.
1241  * Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
1242  *
1243  * For example,
1244  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
1245  *  On VM0, there is Task2.
1246  * Now we bound 75% to Task1@PM0 and bound 25% to Task2@VM0.
1247  * Then, 
1248  *  Task1@PM0 gets 50%.
1249  *  Task2@VM0 gets 25%.
1250  * This is NOT 75% for Task1@PM0 and 25% for Task2@VM0, respectively.
1251  *
1252  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a
1253  * task on the VM does not affect the bound of the dummy CPU action. The bound
1254  * of the dummy CPU action is unlimited.
1255  *
1256  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound
1257  * of the dummy CPU action automatically. It should be the sum of all tasks on
1258  * the VM. But, this solution might be costy, because we have to scan all tasks
1259  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of
1260  * task execution.
1261  *
1262  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to
1263  * directly set the bound of the dummy CPU action.
1264  *
1265  *
1266  * 2.
1267  * Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has
1268  * multiple CPU cores, the CPU share of a computation task (or a VM) never
1269  * exceeds the capacity of a CPU core.
1270  */
1271 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
1272 {
1273         return simcall_vm_set_bound(vm, bound);
1274 }
1275
1276
1277 /** @brief Set the CPU affinity of a given VM.
1278  *  @ingroup msg_VMs
1279  *
1280  * This function changes the CPU affinity of a given VM. Usage is the same as
1281  * MSG_task_set_affinity(). See the MSG_task_set_affinity() for details.
1282  */
1283 void MSG_vm_set_affinity(msg_vm_t vm, msg_host_t pm, unsigned long mask)
1284 {
1285   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
1286
1287   if (mask == 0)
1288     xbt_dict_remove_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) pm, sizeof(pm));
1289   else
1290     xbt_dict_set_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) pm, sizeof(pm), (void *) mask, NULL);
1291
1292   msg_host_t pm_now = MSG_vm_get_pm(vm);
1293   if (pm_now == pm) {
1294     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s", mask, MSG_host_get_name(pm), MSG_host_get_name(vm));
1295     simcall_vm_set_affinity(vm, pm, mask);
1296   } else
1297     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s (not active now)", mask, MSG_host_get_name(pm), MSG_host_get_name(vm));
1298 }