src/surf/cpu_interface.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2015. 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 #include "cpu_interface.hpp"
   8 #include "plugins/energy.hpp"
   9
  10 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_kernel);
  11 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_cpu, surf,
  12                                 "Logging specific to the SURF cpu module");
  13
  14 int autoload_surf_cpu_model = 1;
  15 void_f_void_t surf_cpu_model_init_preparse = NULL;
  16
  17 CpuModel *surf_cpu_model_pm;
  18 CpuModel *surf_cpu_model_vm;
  19 /*************
  20  * Callbacks *
  21  *************/
  22
  23 Cpu *getActionCpu(CpuAction *action) {
  24   return static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var
  25                                          (action->getModel()->getMaxminSystem(),
  26                                          action->getVariable(), 0)));
  27 }
  28
  29 surf_callback(void, Cpu*) cpuCreatedCallbacks;
  30 surf_callback(void, Cpu*) cpuDestructedCallbacks;
  31 surf_callback(void, Cpu*, e_surf_resource_state_t, e_surf_resource_state_t) cpuStateChangedCallbacks;
  32 surf_callback(void, CpuAction*, e_surf_action_state_t, e_surf_action_state_t) cpuActionStateChangedCallbacks;
  33
  34 void cpu_parse_init(sg_platf_host_cbarg_t host){
  35   surf_cpu_model_pm->createCpu(
  36         host->id,
  37         host->power_peak,
  38         host->pstate,
  39         host->power_scale,
  40         host->power_trace,
  41         host->core_amount,
  42         host->initial_state,
  43         host->state_trace,
  44         host->properties);
  45 }
  46
  47 void cpu_add_traces(){
  48   surf_cpu_model_pm->addTraces();
  49 }
  50
  51 /*********
  52  * Model *
  53  *********/
  54 void CpuModel::updateActionsStateLazy(double now, double /*delta*/)
  55 {
  56   CpuAction *action;
  57   while ((xbt_heap_size(getActionHeap()) > 0)
  58          && (double_equals(xbt_heap_maxkey(getActionHeap()), now, sg_surf_precision))) {
  59     action = static_cast<CpuAction*>(xbt_heap_pop(getActionHeap()));
  60     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Something happened to action %p", action);
  61     if (TRACE_is_enabled()) {
  62       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)));
  63       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), action->getCategory(),
  64                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
  65                                       action->getLastUpdate(),
  66                                       now - action->getLastUpdate());
  67     }
  68
  69     action->finish();
  70     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Action %p finished", action);
  71
  72     /* set the remains to 0 due to precision problems when updating the remaining amount */
  73     action->setRemains(0);
  74     action->setState(SURF_ACTION_DONE);
  75     action->heapRemove(getActionHeap()); //FIXME: strange call since action was already popped
  76   }
  77   if (TRACE_is_enabled()) {
  78     //defining the last timestamp that we can safely dump to trace file
  79     //without losing the event ascending order (considering all CPU's)
  80     double smaller = -1;
  81     ActionList *actionSet = getRunningActionSet();
  82     for(ActionList::iterator it(actionSet->begin()), itend(actionSet->end())
  83        ; it != itend ; ++it) {
  84       action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
  85         if (smaller < 0) {
  86           smaller = action->getLastUpdate();
  87           continue;
  88         }
  89         if (action->getLastUpdate() < smaller) {
  90           smaller = action->getLastUpdate();
  91         }
  92     }
  93     if (smaller > 0) {
  94       TRACE_last_timestamp_to_dump = smaller;
  95     }
  96   }
  97   return;
  98 }
  99
 100 void CpuModel::updateActionsStateFull(double now, double delta)
 101 {
 102   CpuAction *action = NULL;
 103   ActionList *running_actions = getRunningActionSet();
 104
 105   for(ActionList::iterator it(running_actions->begin()), itNext=it, itend(running_actions->end())
 106      ; it != itend ; it=itNext) {
 107         ++itNext;
 108     action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
 109     if (TRACE_is_enabled()) {
 110       Cpu *x = static_cast<Cpu*> (lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)) );
 111
 112       TRACE_surf_host_set_utilization(x->getName(),
 113                                       action->getCategory(),
 114                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
 115                                       now - delta,
 116                                       delta);
 117       TRACE_last_timestamp_to_dump = now - delta;
 118     }
 119
 120     action->updateRemains(lmm_variable_getvalue(action->getVariable()) * delta);
 121
 122
 123     if (action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION)
 124       action->updateMaxDuration(delta);
 125
 126
 127     if ((action->getRemainsNoUpdate() <= 0) &&
 128         (lmm_get_variable_weight(action->getVariable()) > 0)) {
 129       action->finish();
 130       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
 131     } else if ((action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION) &&
 132                (action->getMaxDuration() <= 0)) {
 133       action->finish();
 134       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
 135     }
 136   }
 137
 138   return;
 139 }
 140
 141 /************
 142  * Resource *
 143  ************/
 144
 145 Cpu::Cpu(){
 146 }
 147
 148
 149 Cpu::Cpu(Model *model, const char *name, xbt_dict_t props,
 150          int core, double powerPeak, double powerScale,
 151          e_surf_resource_state_t stateInitial)
 152  : Resource(model, name, props, stateInitial)
 153  , m_core(core)
 154  , m_powerPeak(powerPeak)
 155  , m_powerScale(powerScale)
 156  , p_constraintCore(NULL)
 157  , p_constraintCoreId(NULL)
 158 {
 159
 160 }
 161
 162 Cpu::Cpu(Model *model, const char *name, xbt_dict_t props,
 163         lmm_constraint_t constraint, int core, double powerPeak,
 164         double powerScale, e_surf_resource_state_t stateInitial)
 165  : Resource(model, name, props, constraint, stateInitial)
 166  , m_core(core)
 167  , m_powerPeak(powerPeak)
 168  , m_powerScale(powerScale)
 169 {
 170   /* At now, we assume that a VM does not have a multicore CPU. */
 171   if (core > 1)
 172     xbt_assert(model == surf_cpu_model_pm);
 173
 174   p_constraintCore = NULL;
 175   p_constraintCoreId = NULL;
 176   if (model->getUpdateMechanism() != UM_UNDEFINED) {
 177         p_constraintCore = xbt_new(lmm_constraint_t, core);
 178         p_constraintCoreId = xbt_new(void*, core);
 179
 180     int i;
 181     for (i = 0; i < core; i++) {
 182       /* just for a unique id, never used as a string. */
 183       p_constraintCoreId[i] = bprintf("%s:%i", name, i);
 184       p_constraintCore[i] = lmm_constraint_new(model->getMaxminSystem(), p_constraintCoreId[i], m_powerScale * m_powerPeak);
 185     }
 186   }
 187 }
 188
 189 Cpu::Cpu(Model *model, const char *name, xbt_dict_t props,
 190   lmm_constraint_t constraint, int core, double powerPeak, double powerScale)
 191 : Cpu(model, name, props, constraint, core, powerPeak, powerScale, SURF_RESOURCE_ON)
 192 {}
 193
 194 Cpu::Cpu(Model *model, const char *name, xbt_dict_t props,
 195   int core, double powerPeak, double powerScale)
 196 : Cpu(model, name, props, core, powerPeak, powerScale, SURF_RESOURCE_ON)
 197 {}
 198
 199 Cpu::~Cpu(){
 200   surf_callback_emit(cpuDestructedCallbacks, this);
 201   if (p_constraintCoreId){
 202     for (int i = 0; i < m_core; i++) {
 203           xbt_free(p_constraintCoreId[i]);
 204     }
 205     xbt_free(p_constraintCore);
 206   }
 207   if (p_constraintCoreId)
 208     xbt_free(p_constraintCoreId);
 209 }
 210
 211 double Cpu::getCurrentPowerPeak()
 212 {
 213   return m_powerPeak;
 214 }
 215
 216 double Cpu::getSpeed(double load)
 217 {
 218   return load * m_powerPeak;
 219 }
 220
 221 double Cpu::getAvailableSpeed()
 222 {
 223 /* number between 0 and 1 */
 224   return m_powerScale;
 225 }
 226
 227 int Cpu::getCore()
 228 {
 229   return m_core;
 230 }
 231
 232 void Cpu::setState(e_surf_resource_state_t state)
 233 {
 234   e_surf_resource_state_t old = Resource::getState();
 235   Resource::setState(state);
 236   surf_callback_emit(cpuStateChangedCallbacks, this, old, state);
 237 }
 238
 239 /**********
 240  * Action *
 241  **********/
 242
 243 void CpuAction::updateRemainingLazy(double now)
 244 {
 245   double delta = 0.0;
 246
 247   xbt_assert(getStateSet() == getModel()->getRunningActionSet(),
 248       "You're updating an action that is not running.");
 249
 250   /* bogus priority, skip it */
 251   xbt_assert(getPriority() > 0,
 252       "You're updating an action that seems suspended.");
 253
 254   delta = now - m_lastUpdate;
 255
 256   if (m_remains > 0) {
 257     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains was %f, last_update was: %f", this, m_remains, m_lastUpdate);
 258     double_update(&(m_remains), m_lastValue * delta, sg_maxmin_precision*sg_surf_precision);
 259
 260     if (TRACE_is_enabled()) {
 261       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getModel()->getMaxminSystem(), getVariable(), 0)));
 262       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), getCategory(), m_lastValue, m_lastUpdate, now - m_lastUpdate);
 263     }
 264     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains is now %f", this, m_remains);
 265   }
 266
 267   m_lastUpdate = now;
 268   m_lastValue = lmm_variable_getvalue(getVariable());
 269 }
 270
 271 /*
 272  *
 273  * This function formulates a constraint problem that pins a given task to
 274  * particular cores. Currently, it is possible to pin a task to an exactly one
 275  * specific core. The system links the variable object of the task to the
 276  * per-core constraint object.
 277  *
 278  * But, the taskset command on Linux takes a mask value specifying a CPU
 279  * affinity setting of a given task. If the mask value is 0x03, the given task
 280  * will be executed on the first core (CPU0) or the second core (CPU1) on the
 281  * given PM. The schedular will determine appropriate placements of tasks,
 282  * considering given CPU affinities and task activities.
 283  *
 284  * How should the system formulate constraint problems for an affinity to
 285  * multiple cores?
 286  *
 287  * The cpu argument must be the host where the task is being executed. The
 288  * action object does not have the information about the location where the
 289  * action is being executed.
 290  */
 291 void CpuAction::setAffinity(Cpu *cpu, unsigned long mask)
 292 {
 293   lmm_variable_t var_obj = getVariable();
 294   XBT_IN("(%p,%lx)", this, mask);
 295
 296   {
 297     unsigned long nbits = 0;
 298
 299     /* FIXME: There is much faster algorithms doing this. */
 300     for (int i = 0; i < cpu->m_core; i++) {
 301       unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 302       if (has_affinity)
 303         nbits += 1;
 304     }
 305
 306     if (nbits > 1) {
 307       XBT_CRITICAL("Do not specify multiple cores for an affinity mask.");
 308       XBT_CRITICAL("See the comment in cpu_action_set_affinity().");
 309       DIE_IMPOSSIBLE;
 310     }
 311   }
 312
 313   for (int i = 0; i < cpu->m_core; i++) {
 314     XBT_DEBUG("clear affinity %p to cpu-%d@%s", this, i,  cpu->getName());
 315     lmm_shrink(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj);
 316
 317     unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 318     if (has_affinity) {
 319       /* This function only accepts an affinity setting on the host where the
 320        * task is now running. In future, a task might move to another host.
 321        * But, at this moment, this function cannot take an affinity setting on
 322        * that future host.
 323        *
 324        * It might be possible to extend the code to allow this function to
 325        * accept affinity settings on a future host. We might be able to assign
 326        * zero to elem->value to maintain such inactive affinity settings in the
 327        * system. But, this will make the system complex. */
 328       XBT_DEBUG("set affinity %p to cpu-%d@%s", this, i, cpu->getName());
 329       lmm_expand(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj, 1.0);
 330     }
 331   }
 332
 333   if (cpu->getModel()->getUpdateMechanism() == UM_LAZY) {
 334     /* FIXME (hypervisor): Do we need to do something for the LAZY mode? */
 335   }
 336   XBT_OUT();
 337 }
 338
 339 void CpuAction::setState(e_surf_action_state_t state){
 340   e_surf_action_state_t old = getState();
 341   Action::setState(state);
 342   surf_callback_emit(cpuActionStateChangedCallbacks, this, old, state);
 343 }