examples/msg/actions/actions.c

   1 /* Copyright (c) 2009, 2010. 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 #include <stdio.h>
   8 #include <stdlib.h>
   9 #include "msg/msg.h"            /* Yeah! If you want to use msg, you need to include msg/msg.h */
  10 #include "simgrid/simix.h"        /* semaphores for the barrier */
  11 #include "xbt.h"                /* calloc, printf */
  12 #include "instr/instr_private.h"
  13 #include <xbt/replay.h>
  14
  15 /** @addtogroup MSG_examples
  16  *
  17  *  @section MSG_ex_actions Trace driven simulations
  18  *
  19  *  The <b>actions/actions.c</b> example demonstrates how to run trace-driven simulations. It
  20  *  is very handy when you want to test an algorithm or protocol that
  21  *  does nothing unless it receives some events from outside. For
  22  *  example, a P2P protocol reacts to requests from the user, but
  23  *  does nothing if there is no such event.
  24  *
  25  *  In such situations, SimGrid allows to write your protocol in your
  26  *  C file, and the events to react to in a separate text file.
  27  *  Declare a function handling each of the events that you want to
  28  *  accept in your trace files, register them using \ref
  29  *  xbt_replay_action_register in your main, and then use \ref
  30  *  MSG_action_trace_run to launch the simulation. You can either
  31  *  have one trace file containing all your events, or a file per
  32  *  simulated process. Check the tesh files in the example directory
  33  *  for details on how to do it.
  34  *
  35  *  This example uses this approach to replay MPI-like traces. It
  36  *  comes with a set of event handlers reproducing MPI events. This
  37  *  is somehow similar to SMPI, yet differently implemented. This
  38  *  code should probably be changed to use SMPI internals instead,
  39  *  but wasn't, so far.
  40  *
  41  */
  42
  43 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(actions,
  44                              "Messages specific for this msg example");
  45 int communicator_size = 0;
  46
  47 static void action_Isend(const char *const *action);
  48
  49 typedef struct  {
  50   int last_Irecv_sender_id;
  51   int bcast_counter;
  52   int reduce_counter;
  53   int allReduce_counter;
  54   xbt_dynar_t isends; /* of msg_comm_t */
  55   /* Used to implement irecv+wait */
  56   xbt_dynar_t irecvs; /* of msg_comm_t */
  57   xbt_dynar_t tasks; /* of msg_task_t */
  58 } s_process_globals_t, *process_globals_t;
  59
  60 /* Helper function */
  61 static double parse_double(const char *string)
  62 {
  63   double value;
  64   char *endptr;
  65
  66   value = strtod(string, &endptr);
  67   if (*endptr != '\0')
  68     THROWF(unknown_error, 0, "%s is not a double", string);
  69   return value;
  70 }
  71
  72 static int get_rank (const char *process_name)
  73 {
  74   return atoi(&(process_name[1]));
  75 }
  76
  77 static void asynchronous_cleanup(void) {
  78   process_globals_t globals = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
  79
  80   /* Destroy any isend which correspond to completed communications */
  81   int found;
  82   msg_comm_t comm;
  83   while ((found = MSG_comm_testany(globals->isends)) != -1) {
  84     xbt_dynar_remove_at(globals->isends,found,&comm);
  85     MSG_comm_destroy(comm);
  86   }
  87 }
  88
  89 /* My actions */
  90 static void action_send(const char *const *action)
  91 {
  92   char *name = NULL;
  93   char to[250];
  94   const char *size_str = action[3];
  95   double size=parse_double(size_str);
  96   double clock = MSG_get_clock(); /* this "call" is free thanks to inlining */
  97
  98   sprintf(to, "%s_%s", MSG_process_get_name(MSG_process_self()),action[2]);
  99
 100   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions, xbt_log_priority_verbose))
 101     name = xbt_str_join_array(action, " ");
 102
 103   XBT_DEBUG("Entering Send: %s (size: %lg)", name, size);
 104    if (size<65536) {
 105      action_Isend(action);
 106    } else {
 107      MSG_task_send(MSG_task_create(name, 0, size, NULL), to);
 108    }
 109
 110    XBT_VERB("%s %f", name, MSG_get_clock() - clock);
 111
 112   free(name);
 113   asynchronous_cleanup();
 114 }
 115
 116 static void action_Isend(const char *const *action)
 117 {
 118   char to[250];
 119   const char *size = action[3];
 120   double clock = MSG_get_clock();
 121   process_globals_t globals = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
 122
 123
 124   sprintf(to, "%s_%s", MSG_process_get_name(MSG_process_self()),action[2]);
 125   msg_comm_t comm =
 126       MSG_task_isend( MSG_task_create(to,0,parse_double(size),NULL), to);
 127   xbt_dynar_push(globals->isends,&comm);
 128
 129   XBT_DEBUG("Isend on %s", MSG_process_get_name(MSG_process_self()));
 130   XBT_VERB("%s %f", xbt_str_join_array(action, " "), MSG_get_clock() - clock);
 131
 132   asynchronous_cleanup();
 133 }
 134
 135
 136 static void action_recv(const char *const *action)
 137 {
 138   char *name = NULL;
 139   char mailbox_name[250];
 140   msg_task_t task = NULL;
 141   double clock = MSG_get_clock();
 142
 143   sprintf(mailbox_name, "%s_%s", action[2],
 144           MSG_process_get_name(MSG_process_self()));
 145
 146   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions, xbt_log_priority_verbose))
 147     name = xbt_str_join_array(action, " ");
 148
 149   XBT_DEBUG("Receiving: %s", name);
 150   msg_error_t res = MSG_task_receive(&task, mailbox_name);
 151   //  MSG_task_receive(&task, MSG_process_get_name(MSG_process_self()));
 152   XBT_VERB("%s %f", name, MSG_get_clock() - clock);
 153
 154   if (res == MSG_OK) {
 155     MSG_task_destroy(task);
 156   }
 157
 158   free(name);
 159   asynchronous_cleanup();
 160 }
 161
 162 static void action_Irecv(const char *const *action)
 163 {
 164   char mailbox[250];
 165   double clock = MSG_get_clock();
 166   process_globals_t globals = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
 167
 168   XBT_DEBUG("Irecv on %s", MSG_process_get_name(MSG_process_self()));
 169
 170   sprintf(mailbox, "%s_%s", action[2],
 171           MSG_process_get_name(MSG_process_self()));
 172   msg_task_t t=NULL;
 173   xbt_dynar_push(globals->tasks,&t);
 174   msg_comm_t c =
 175       MSG_task_irecv(
 176           xbt_dynar_get_ptr(globals->tasks, xbt_dynar_length(globals->tasks)-1),
 177           mailbox);
 178   xbt_dynar_push(globals->irecvs,&c);
 179
 180   XBT_VERB("%s %f", xbt_str_join_array(action, " "), MSG_get_clock() - clock);
 181
 182   asynchronous_cleanup();
 183 }
 184
 185
 186 static void action_wait(const char *const *action)
 187 {
 188   char *name = NULL;
 189   msg_task_t task = NULL;
 190   msg_comm_t comm;
 191   double clock = MSG_get_clock();
 192   process_globals_t globals = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
 193
 194   xbt_assert(xbt_dynar_length(globals->irecvs),
 195       "action wait not preceded by any irecv: %s", xbt_str_join_array(action," "));
 196
 197   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions, xbt_log_priority_verbose))
 198     name = xbt_str_join_array(action, " ");
 199
 200   XBT_DEBUG("Entering %s", name);
 201   comm = xbt_dynar_pop_as(globals->irecvs,msg_comm_t);
 202   MSG_comm_wait(comm,-1);
 203   task = xbt_dynar_pop_as(globals->tasks,msg_task_t);
 204   MSG_comm_destroy(comm);
 205   MSG_task_destroy(task);
 206
 207   XBT_VERB("%s %f", name, MSG_get_clock() - clock);
 208   free(name);
 209 }
 210
 211 /* FIXME: that's a poor man's implementation: we should take the message exchanges into account */
 212 static void action_barrier(const char *const *action)
 213 {
 214   char *name = NULL;
 215   static smx_mutex_t mutex = NULL;
 216   static smx_cond_t cond = NULL;
 217   static int processes_arrived_sofar=0;
 218
 219   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions, xbt_log_priority_verbose))
 220     name = xbt_str_join_array(action, " ");
 221
 222   if (mutex == NULL) {       // first arriving on the barrier
 223     mutex = simcall_mutex_init();
 224     cond = simcall_cond_init();
 225     processes_arrived_sofar=0;
 226   }
 227   XBT_DEBUG("Entering barrier: %s (%d already there)", name,processes_arrived_sofar);
 228
 229   simcall_mutex_lock(mutex);
 230   if (++processes_arrived_sofar == communicator_size) {
 231     simcall_cond_broadcast(cond);
 232     simcall_mutex_unlock(mutex);
 233   } else {
 234     simcall_cond_wait(cond,mutex);
 235     simcall_mutex_unlock(mutex);
 236   }
 237
 238   XBT_DEBUG("Exiting barrier: %s", name);
 239
 240   processes_arrived_sofar--;
 241   if (!processes_arrived_sofar) {
 242     simcall_cond_destroy(cond);
 243     simcall_mutex_destroy(mutex);
 244     mutex=NULL;
 245   }
 246
 247   free(name);
 248
 249 }
 250
 251 static void action_reduce(const char *const *action)
 252 {
 253   int i;
 254   char *reduce_identifier;
 255   char mailbox[80];
 256   double comm_size = parse_double(action[2]);
 257   double comp_size = parse_double(action[3]);
 258   msg_task_t comp_task = NULL;
 259   const char *process_name;
 260   double clock = MSG_get_clock();
 261
 262   process_globals_t counters = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
 263
 264   xbt_assert(communicator_size, "Size of Communicator is not defined, "
 265       "can't use collective operations");
 266
 267   process_name = MSG_process_get_name(MSG_process_self());
 268
 269   reduce_identifier = bprintf("reduce_%d", counters->reduce_counter++);
 270
 271   if (!strcmp(process_name, "p0")) {
 272     XBT_DEBUG("%s: %s is the Root", reduce_identifier, process_name);
 273
 274     xbt_dynar_t comms = xbt_dynar_new(sizeof(msg_comm_t), NULL);
 275       msg_task_t *tasks = xbt_new0(msg_task_t,communicator_size-1);
 276       for (i = 1; i < communicator_size; i++) {
 277         sprintf(mailbox, "%s_p%d_p0", reduce_identifier, i);
 278         xbt_dynar_push_as(comms, msg_comm_t, MSG_task_irecv(&(tasks[i-1]),mailbox));
 279       }
 280       MSG_comm_waitall(comms, -1);
 281
 282       msg_comm_t comm;
 283       unsigned int cursor;
 284       xbt_dynar_foreach(comms, cursor, comm) {
 285         MSG_comm_destroy(comm);
 286         MSG_task_destroy(tasks[i]);
 287       }
 288       free(tasks);
 289       xbt_dynar_free(&comms);
 290
 291       comp_task = MSG_task_create("reduce_comp", comp_size, 0, NULL);
 292       XBT_DEBUG("%s: computing 'reduce_comp'", reduce_identifier);
 293       MSG_task_execute(comp_task);
 294       MSG_task_destroy(comp_task);
 295       XBT_DEBUG("%s: computed", reduce_identifier);
 296
 297   } else {
 298     XBT_DEBUG("%s: %s sends", reduce_identifier, process_name);
 299     sprintf(mailbox, "%s_%s_p0", reduce_identifier, process_name);
 300       XBT_DEBUG("put on %s", mailbox);
 301       MSG_task_send(MSG_task_create(reduce_identifier, 0, comm_size, NULL),
 302                     mailbox);
 303   }
 304
 305   XBT_VERB("%s %f", xbt_str_join_array(action, " "), MSG_get_clock() - clock);
 306   free(reduce_identifier);
 307 }
 308
 309 static void action_bcast(const char *const *action)
 310 {
 311   int i;
 312   char *bcast_identifier;
 313   char mailbox[80];
 314   double comm_size = parse_double(action[2]);
 315   msg_task_t task = NULL;
 316   const char *process_name;
 317   double clock = MSG_get_clock();
 318
 319   process_globals_t counters = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
 320
 321   xbt_assert(communicator_size, "Size of Communicator is not defined, "
 322       "can't use collective operations");
 323
 324   process_name = MSG_process_get_name(MSG_process_self());
 325
 326   bcast_identifier = bprintf("bcast_%d", counters->bcast_counter++);
 327
 328   if (!strcmp(process_name, "p0")) {
 329     XBT_DEBUG("%s: %s is the Root", bcast_identifier, process_name);
 330
 331     xbt_dynar_t comms = xbt_dynar_new(sizeof(msg_comm_t), NULL);
 332
 333
 334       for (i = 1; i < communicator_size; i++) {
 335         sprintf(mailbox, "%s_p0_p%d", bcast_identifier, i);
 336         xbt_dynar_push_as(comms, msg_comm_t,
 337                           MSG_task_isend(MSG_task_create(mailbox,0,comm_size,NULL),
 338                                          mailbox));
 339       }
 340       MSG_comm_waitall(comms, -1);
 341
 342       msg_comm_t comm;
 343       unsigned int cursor;
 344       xbt_dynar_foreach(comms, cursor, comm) {
 345          MSG_comm_destroy(comm);
 346       }
 347       xbt_dynar_free(&comms);
 348
 349
 350       XBT_DEBUG("%s: all messages sent by %s have been received",
 351              bcast_identifier, process_name);
 352
 353   } else {
 354       sprintf(mailbox, "%s_p0_%s", bcast_identifier, process_name);
 355       MSG_task_receive(&task, mailbox);
 356       MSG_task_destroy(task);
 357       XBT_DEBUG("%s: %s has received", bcast_identifier, process_name);
 358   }
 359
 360   XBT_VERB("%s %f", xbt_str_join_array(action, " "), MSG_get_clock() - clock);
 361   free(bcast_identifier);
 362 }
 363
 364
 365 static void action_sleep(const char *const *action)
 366 {
 367   char *name = NULL;
 368   const char *duration = action[2];
 369   double clock = MSG_get_clock();
 370
 371   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions, xbt_log_priority_verbose))
 372     name = xbt_str_join_array(action, " ");
 373
 374   XBT_DEBUG("Entering %s", name);
 375   MSG_process_sleep(parse_double(duration));
 376   XBT_VERB("%s %f ", name, MSG_get_clock() - clock);
 377
 378   free(name);
 379 }
 380
 381 static void action_allReduce(const char *const *action) {
 382   int i;
 383   char *allreduce_identifier;
 384   char mailbox[80];
 385   double comm_size = parse_double(action[2]);
 386   double comp_size = parse_double(action[3]);
 387   msg_task_t task = NULL, comp_task = NULL;
 388   const char *process_name;
 389   double clock = MSG_get_clock();
 390
 391   process_globals_t counters = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
 392
 393   xbt_assert(communicator_size, "Size of Communicator is not defined, "
 394               "can't use collective operations");
 395
 396   process_name = MSG_process_get_name(MSG_process_self());
 397
 398   allreduce_identifier = bprintf("allReduce_%d", counters->allReduce_counter++);
 399
 400   if (!strcmp(process_name, "p0")) {
 401     XBT_DEBUG("%s: %s is the Root", allreduce_identifier, process_name);
 402
 403     xbt_dynar_t comms = xbt_dynar_new(sizeof(msg_comm_t), NULL);
 404     msg_task_t *tasks = xbt_new0(msg_task_t,communicator_size-1);
 405     for (i = 1; i < communicator_size; i++) {
 406       sprintf(mailbox, "%s_p%d_p0", allreduce_identifier, i);
 407       xbt_dynar_push_as(comms, msg_comm_t, MSG_task_irecv(&(tasks[i-1]),mailbox));
 408     }
 409     MSG_comm_waitall(comms, -1);
 410
 411     msg_comm_t comm;
 412     unsigned int cursor;
 413     xbt_dynar_foreach(comms, cursor, comm) {
 414       MSG_comm_destroy(comm);
 415       MSG_task_destroy(tasks[i]);
 416     }
 417     free(tasks);
 418
 419     comp_task = MSG_task_create("allReduce_comp", comp_size, 0, NULL);
 420     XBT_DEBUG("%s: computing 'reduce_comp'", allreduce_identifier);
 421     MSG_task_execute(comp_task);
 422     MSG_task_destroy(comp_task);
 423     XBT_DEBUG("%s: computed", allreduce_identifier);
 424
 425     xbt_dynar_reset(comms);
 426     for (i = 1; i < communicator_size; i++) {
 427       sprintf(mailbox, "%s_p0_p%d", allreduce_identifier, i);
 428       xbt_dynar_push_as(comms, msg_comm_t,
 429                         MSG_task_isend(MSG_task_create(mailbox,0,comm_size,NULL),
 430                                        mailbox));
 431     }
 432     MSG_comm_waitall(comms, -1);
 433     xbt_dynar_foreach(comms, cursor, comm) {
 434       MSG_comm_destroy(comm);
 435     }
 436     xbt_dynar_free(&comms);
 437
 438     XBT_DEBUG("%s: all messages sent by %s have been received",
 439            allreduce_identifier, process_name);
 440
 441   } else {
 442     XBT_DEBUG("%s: %s sends", allreduce_identifier, process_name);
 443     sprintf(mailbox, "%s_%s_p0", allreduce_identifier, process_name);
 444     XBT_DEBUG("put on %s", mailbox);
 445     MSG_task_send(MSG_task_create(allreduce_identifier, 0, comm_size, NULL),
 446                   mailbox);
 447
 448     sprintf(mailbox, "%s_p0_%s", allreduce_identifier, process_name);
 449     MSG_task_receive(&task, mailbox);
 450     MSG_task_destroy(task);
 451     XBT_DEBUG("%s: %s has received", allreduce_identifier, process_name);
 452   }
 453
 454   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions,xbt_log_priority_verbose)) {
 455     char *a =  xbt_str_join_array(action, " ");
 456     XBT_VERB("%s %f", a, MSG_get_clock() - clock);
 457     free(a);
 458   }
 459   free(allreduce_identifier);
 460 }
 461
 462 static void action_comm_size(const char *const *action)
 463 {
 464   char *name = NULL;
 465   const char *size = action[2];
 466   double clock = MSG_get_clock();
 467
 468   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions, xbt_log_priority_verbose))
 469     name = xbt_str_join_array(action, " ");
 470   communicator_size = parse_double(size);
 471   XBT_VERB("%s %f", name, MSG_get_clock() - clock);
 472   free(name);
 473 }
 474
 475 static void action_compute(const char *const *action)
 476 {
 477   char *name = NULL;
 478   const char *amout = action[2];
 479   msg_task_t task = MSG_task_create(name, parse_double(amout), 0, NULL);
 480   double clock = MSG_get_clock();
 481
 482   if (XBT_LOG_ISENABLED(actions, xbt_log_priority_verbose))
 483     name = xbt_str_join_array(action, " ");
 484   XBT_DEBUG("Entering %s", name);
 485   MSG_task_execute(task);
 486   MSG_task_destroy(task);
 487   XBT_VERB("%s %f", name, MSG_get_clock() - clock);
 488   free(name);
 489 }
 490
 491 static void action_init(const char *const *action)
 492 {
 493   XBT_DEBUG("Initialize the counters");
 494   process_globals_t globals = (process_globals_t) calloc(1, sizeof(s_process_globals_t));
 495   globals->isends = xbt_dynar_new(sizeof(msg_comm_t),NULL);
 496   globals->irecvs = xbt_dynar_new(sizeof(msg_comm_t),NULL);
 497   globals->tasks  = xbt_dynar_new(sizeof(msg_task_t),NULL);
 498   MSG_process_set_data(MSG_process_self(),globals);
 499
 500 }
 501
 502 static void action_finalize(const char *const *action)
 503 {
 504   process_globals_t globals = (process_globals_t) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
 505   if (globals){
 506     xbt_dynar_free_container(&(globals->isends));
 507     xbt_dynar_free_container(&(globals->irecvs));
 508     xbt_dynar_free_container(&(globals->tasks));
 509     free(globals);
 510   }
 511 }
 512
 513 /** Main function */
 514 int main(int argc, char *argv[])
 515 {
 516   msg_error_t res = MSG_OK;
 517
 518   /* Check the given arguments */
 519   MSG_init(&argc, argv);
 520   if (argc < 3) {
 521     printf("Usage: %s platform_file deployment_file [action_files]\n",
 522            argv[0]);
 523     printf
 524         ("example: %s msg_platform.xml msg_deployment.xml actions # if all actions are in the same file\n",
 525          argv[0]);
 526     printf
 527         ("example: %s msg_platform.xml msg_deployment.xml # if actions are in separate files, specified in deployment\n",
 528          argv[0]);
 529     exit(1);
 530   }
 531
 532   /*  Simulation setting */
 533   MSG_create_environment(argv[1]);
 534
 535   /* No need to register functions as in classical MSG programs: the actions get started anyway */
 536   MSG_launch_application(argv[2]);
 537
 538   /*   Action registration */
 539   xbt_replay_action_register("init",     action_init);
 540   xbt_replay_action_register("finalize", action_finalize);
 541   xbt_replay_action_register("comm_size",action_comm_size);
 542   xbt_replay_action_register("send",     action_send);
 543   xbt_replay_action_register("Isend",    action_Isend);
 544   xbt_replay_action_register("recv",     action_recv);
 545   xbt_replay_action_register("Irecv",    action_Irecv);
 546   xbt_replay_action_register("wait",     action_wait);
 547   xbt_replay_action_register("barrier",  action_barrier);
 548   xbt_replay_action_register("bcast",    action_bcast);
 549   xbt_replay_action_register("reduce",   action_reduce);
 550   xbt_replay_action_register("allReduce",action_allReduce);
 551   xbt_replay_action_register("sleep",    action_sleep);
 552   xbt_replay_action_register("compute",  action_compute);
 553
 554
 555   /* Actually do the simulation using MSG_action_trace_run */
 556   res = MSG_action_trace_run(argv[3]);  // it's ok to pass a NULL argument here
 557
 558   XBT_INFO("Simulation time %g", MSG_get_clock());
 559
 560   if (res == MSG_OK)
 561     return 0;
 562   else
 563     return 1;
 564 }                               /* end_of_main */