src/surf/platf_generator.c

   1
   2
   3 #include "simgrid/platf_generator.h"
   4 #include "platf_generator_private.h"
   5 #include "xbt.h"
   6 #include "xbt/RngStream.h"
   7 #include "surf/simgrid_dtd.h"
   8 #include "surf_private.h"
   9 #include <math.h>
  10
  11 static xbt_graph_t platform_graph = NULL;
  12 static xbt_dynar_t promoter_dynar = NULL;
  13 static xbt_dynar_t labeler_dynar = NULL;
  14
  15 static RngStream rng_stream = NULL;
  16
  17 static unsigned long last_link_id = 0;
  18
  19 xbt_graph_t platf_graph_get(void) {
  20   // We need some debug, so let's add this function
  21   // WARNING : shold be removed when it becomes useless
  22   return platform_graph;
  23 }
  24
  25 void platf_random_seed(unsigned long seed[6]) {
  26
  27   if(rng_stream == NULL) {
  28     //stream not created yet, we do it now
  29     rng_stream = RngStream_CreateStream(NULL);
  30   }
  31   if(seed != NULL) {
  32     RngStream_SetSeed(rng_stream, seed);
  33   }
  34 }
  35
  36 void platf_graph_init(unsigned long node_count) {
  37   unsigned long i;
  38   platform_graph = xbt_graph_new_graph(FALSE, NULL);
  39   if(rng_stream == NULL) {
  40     rng_stream = RngStream_CreateStream(NULL);
  41   }
  42
  43   for(i=0 ; i<node_count ; i++) {
  44     context_node_t node_data = NULL;
  45     node_data = xbt_new0(s_context_node_t, 1);
  46     node_data->id = i+1;
  47     node_data->x = 0;
  48     node_data->y = 0;
  49     node_data->degree = 0;
  50     node_data->kind = ROUTER;
  51     xbt_graph_new_node(platform_graph, (void*) node_data);
  52   }
  53
  54   last_link_id = 0;
  55
  56 }
  57
  58 void platf_node_connect(xbt_node_t node1, xbt_node_t node2) {
  59   context_node_t node1_data;
  60   context_node_t node2_data;
  61   node1_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node1);
  62   node2_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node2);
  63   node1_data->degree++;
  64   node2_data->degree++;
  65
  66   context_edge_t edge_data = NULL;
  67   edge_data = xbt_new0(s_context_edge_t, 1);
  68   edge_data->id = ++last_link_id;
  69   edge_data->length = platf_node_distance(node1, node2);
  70   edge_data->labeled = FALSE;
  71   xbt_graph_new_edge(platform_graph, node1, node2, (void*)edge_data);
  72 }
  73
  74 double platf_node_distance(xbt_node_t node1, xbt_node_t node2) {
  75   context_node_t node1_data;
  76   context_node_t node2_data;
  77   double delta_x;
  78   double delta_y;
  79   double distance;
  80   node1_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node1);
  81   node2_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node2);
  82   delta_x = node1_data->x - node2_data->x;
  83   delta_y = node1_data->y - node2_data->y;
  84   distance = sqrt(delta_x*delta_x + delta_y*delta_y);
  85   return distance;
  86 }
  87
  88 void platf_graph_uniform(unsigned long node_count) {
  89   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
  90   xbt_node_t graph_node = NULL;
  91   context_node_t node_data = NULL;
  92   unsigned int i;
  93   platf_graph_init(node_count);
  94   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
  95   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
  96     node_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(graph_node);
  97     node_data->x = RngStream_RandU01(rng_stream);
  98     node_data->y = RngStream_RandU01(rng_stream);
  99   }
 100 }
 101
 102 void platf_graph_heavytailed(unsigned long node_count) {
 103   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 104   xbt_node_t graph_node = NULL;
 105   context_node_t node_data = NULL;
 106   unsigned int i;
 107   platf_graph_init(node_count);
 108   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 109   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 110     node_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(graph_node);
 111     node_data->x = random_pareto(0, 1, 1.0/*K*/, 10e9/*P*/, 1.0/*alpha*/);
 112     node_data->y = random_pareto(0, 1, 1.0/*K*/, 10e9/*P*/, 1.0/*alpha*/);
 113   }
 114 }
 115
 116 void platf_graph_interconnect_star(void) {
 117   /* All the nodes are connected to the first one */
 118   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 119   xbt_node_t graph_node = NULL;
 120   xbt_node_t first_node = NULL;
 121   unsigned int i;
 122
 123   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 124   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 125     if(i==0) {
 126       //Ok, we get the first node, let's keep it somewhere...
 127       first_node = graph_node;
 128     } else {
 129       //All the other nodes are connected to the first one
 130       platf_node_connect(graph_node, first_node);
 131     }
 132   }
 133 }
 134
 135 void platf_graph_interconnect_line(void) {
 136   /* Node are connected to the previous and the next node, in a line */
 137   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 138   xbt_node_t graph_node = NULL;
 139   xbt_node_t old_node = NULL;
 140   unsigned int i;
 141
 142   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 143   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 144     if(old_node != NULL) {
 145       platf_node_connect(graph_node, old_node);
 146     }
 147     old_node = graph_node;
 148   }
 149 }
 150
 151 void platf_graph_interconnect_ring(void) {
 152   /* Create a simple topology where all nodes are connected along a ring */
 153   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 154   xbt_node_t graph_node = NULL;
 155   xbt_node_t old_node = NULL;
 156   xbt_node_t first_node = NULL;
 157   unsigned int i;
 158
 159   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 160   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 161     if(i == 0) {
 162       // this is the first node, let's keep it somewhere
 163       first_node = graph_node;
 164     } else {
 165       //connect each node to the previous one
 166       platf_node_connect(graph_node, old_node);
 167     }
 168     old_node = graph_node;
 169   }
 170   //we still have to connect the first and the last node together
 171   platf_node_connect(first_node, graph_node);
 172 }
 173
 174 void platf_graph_interconnect_clique(void) {
 175   /* Create a simple topology where all nodes are connected to each other, in a clique manner */
 176   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 177   xbt_node_t first_node = NULL;
 178   xbt_node_t second_node = NULL;
 179   unsigned int i,j;
 180
 181   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 182   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 183     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 184       platf_node_connect(first_node, second_node);
 185     }
 186   }
 187 }
 188
 189 void platf_graph_interconnect_uniform(double alpha) {
 190   /* Creates a topology where the probability to connect two nodes is uniform (unrealistic, but simple)
 191      alpha : Probability for two nodes to get connected */
 192   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 193   xbt_node_t first_node = NULL;
 194   xbt_node_t second_node = NULL;
 195   unsigned int i,j;
 196
 197   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 198   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 199     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 200       if(j>=i)
 201         break;
 202       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < alpha) {
 203         platf_node_connect(first_node, second_node);
 204       }
 205     }
 206   }
 207 }
 208
 209 void platf_graph_interconnect_exponential(double alpha) {
 210   /* Create a topology where the probability follows an exponential law
 211      Number of edges increases with alpha */
 212   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 213   xbt_node_t first_node = NULL;
 214   xbt_node_t second_node = NULL;
 215   unsigned int i,j;
 216   double L = sqrt(2.0); /*  L = c*sqrt(2); c=side of placement square */
 217   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 218   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 219     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 220       if(j>=i)
 221         break;
 222       double d = platf_node_distance(first_node, second_node);
 223       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < alpha*exp(-d/(L-d))) {
 224         platf_node_connect(first_node, second_node);
 225       }
 226     }
 227   }
 228 }
 229
 230 void platf_graph_interconnect_waxman(double alpha, double beta) {
 231   /* Create a topology where the probability follows the model of Waxman
 232    * (see Waxman, Routing of Multipoint Connections, IEEE J. on Selected Areas in Comm., 1988)
 233    *
 234    * Number of edges increases with alpha
 235    * edge length heterogeneity increases with beta
 236    */
 237   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 238   xbt_node_t first_node = NULL;
 239   xbt_node_t second_node = NULL;
 240   unsigned int i,j;
 241   double L = sqrt(2.0); /*  L = c*sqrt(2); c=side of placement square */
 242   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 243   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 244     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 245       if(j>=i)
 246         break;
 247       double d = platf_node_distance(first_node, second_node);
 248       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < alpha*exp(-d/(L*beta))) {
 249         platf_node_connect(first_node, second_node);
 250       }
 251     }
 252   }
 253 }
 254
 255 void platf_graph_interconnect_zegura(double alpha, double beta, double r) {
 256   /* Create a topology where the probability follows the model of Zegura
 257    * (see Zegura, Calvert, Donahoo, A quantitative comparison of graph-based models
 258    * for Internet topology, IEEE/ACM Transactions on Networking, 1997.)
 259    *
 260    * alpha : Probability of connexion for short edges
 261    * beta : Probability of connexion for long edges
 262    * r : Limit between long and short edges (between 0 and sqrt(2) since nodes are placed on the unit square)
 263    */
 264   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 265   xbt_node_t first_node = NULL;
 266   xbt_node_t second_node = NULL;
 267   unsigned int i,j;
 268   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 269   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 270     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 271       if(j>=i)
 272         break;
 273       double d = platf_node_distance(first_node, second_node);
 274       double proba = d < r ? alpha : beta;
 275       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < proba) {
 276         platf_node_connect(first_node, second_node);
 277       }
 278     }
 279   }
 280 }
 281
 282 void platf_graph_interconnect_barabasi(void) {
 283   /* Create a topology constructed according to the Barabasi-Albert algorithm (follows power laws)
 284      (see Barabasi and Albert, Emergence of scaling in random networks, Science 1999, num 59, p509-512.) */
 285   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 286   xbt_node_t first_node = NULL;
 287   xbt_node_t second_node = NULL;
 288   context_node_t node_data = NULL;
 289   unsigned int i,j;
 290   unsigned long sum = 0;
 291   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 292   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 293     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 294       if(j>=i)
 295         break;
 296       node_data = xbt_graph_node_get_data(second_node);
 297       if(sum==0 || RngStream_RandU01(rng_stream) < ((double)(node_data->degree)/ (double)sum)) {
 298         platf_node_connect(first_node, second_node);
 299         sum += 2;
 300       }
 301     }
 302   }
 303 }
 304
 305 int platf_graph_is_connected(void) {
 306   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 307   xbt_dynar_t connected_nodes = NULL;
 308   xbt_dynar_t outgoing_edges = NULL;
 309   xbt_node_t graph_node = NULL;
 310   xbt_edge_t outedge = NULL;
 311   unsigned long iterator;
 312   unsigned int i;
 313   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 314   connected_nodes = xbt_dynar_new(sizeof(xbt_node_t), NULL);
 315
 316   //Initialize the connected node array with the first node
 317   xbt_dynar_get_cpy(dynar_nodes, 0, &graph_node);
 318   xbt_dynar_push(connected_nodes, &graph_node);
 319   iterator = 0;
 320   do {
 321     //Get the next node
 322     xbt_dynar_get_cpy(connected_nodes, iterator, &graph_node);
 323
 324     //add all the linked nodes to the connected node array
 325     outgoing_edges = xbt_graph_node_get_outedges(graph_node);
 326     xbt_dynar_foreach(outgoing_edges, i, outedge) {
 327       xbt_node_t src = xbt_graph_edge_get_source(outedge);
 328       xbt_node_t dst = xbt_graph_edge_get_target(outedge);
 329       if(!xbt_dynar_member(connected_nodes, &src)) {
 330         xbt_dynar_push(connected_nodes, &src);
 331       }
 332       if(!xbt_dynar_member(connected_nodes, &dst)) {
 333         xbt_dynar_push(connected_nodes, &dst);
 334       }
 335     }
 336   } while(++iterator < xbt_dynar_length(connected_nodes));
 337
 338   // The graph is connected if the connected node array has the same length
 339   // as the graph node array
 340   return xbt_dynar_length(connected_nodes) == xbt_dynar_length(dynar_nodes);
 341 }
 342
 343 void platf_graph_clear_links(void) {
 344   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 345   xbt_dynar_t dynar_edges = NULL;
 346   xbt_node_t graph_node = NULL;
 347   xbt_edge_t graph_edge = NULL;
 348   context_node_t node_data = NULL;
 349   unsigned int i;
 350
 351   //Delete edges from the graph
 352   dynar_edges = xbt_graph_get_edges(platform_graph);
 353   xbt_dynar_foreach(dynar_edges, i, graph_edge) {
 354     xbt_graph_free_edge(platform_graph, graph_edge, xbt_free);
 355   }
 356
 357   //All the nodes will be of degree 0
 358   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 359   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 360     node_data = xbt_graph_node_get_data(graph_node);
 361     node_data->degree = 0;
 362   }
 363 }
 364
 365 void platf_graph_promote_to_host(context_node_t node, sg_platf_host_cbarg_t parameters) {
 366   node->kind = HOST;
 367   memcpy(&(node->host_parameters), parameters, sizeof(s_sg_platf_host_cbarg_t));
 368 }
 369
 370 void platf_graph_promote_to_cluster(context_node_t node, sg_platf_cluster_cbarg_t parameters) {
 371   node->kind = CLUSTER;
 372   memcpy(&(node->cluster_parameters), parameters, sizeof(s_sg_platf_cluster_cbarg_t));
 373 }
 374
 375 void platf_graph_link_label(context_edge_t edge, sg_platf_link_cbarg_t parameters) {
 376   memcpy(&(edge->link_parameters), parameters, sizeof(s_sg_platf_link_cbarg_t));
 377 }
 378
 379 void platf_graph_promoter(platf_promoter_cb_t promoter_callback) {
 380   if(promoter_dynar == NULL) {
 381     promoter_dynar = xbt_dynar_new(sizeof(platf_promoter_cb_t), NULL);
 382   }
 383   xbt_dynar_push(promoter_dynar, &promoter_callback);
 384 }
 385
 386 void platf_graph_labeler(platf_labeler_cb_t labeler_callback) {
 387   if(labeler_dynar == NULL) {
 388     labeler_dynar = xbt_dynar_new(sizeof(void*), NULL);
 389   }
 390   xbt_dynar_push(labeler_dynar, &labeler_callback);
 391 }
 392
 393 void platf_do_promote(void) {
 394   platf_promoter_cb_t promoter_callback;
 395   xbt_node_t graph_node = NULL;
 396   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 397   context_node_t node = NULL;
 398   unsigned int i, j;
 399   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 400   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 401     node = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(graph_node);
 402     xbt_dynar_foreach(promoter_dynar, j, promoter_callback) {
 403       if(node->kind != ROUTER)
 404         break;
 405       promoter_callback(node);
 406     }
 407   }
 408 }
 409
 410 void platf_do_label(void) {
 411   platf_labeler_cb_t labeler_callback;
 412   xbt_edge_t graph_edge = NULL;
 413   xbt_dynar_t dynar_edges = NULL;
 414   context_edge_t edge = NULL;
 415   unsigned int i, j;
 416   dynar_edges = xbt_graph_get_edges(platform_graph);
 417   xbt_dynar_foreach(dynar_edges, i, graph_edge) {
 418     edge = (context_edge_t) xbt_graph_edge_get_data(graph_edge);
 419     xbt_dynar_foreach(promoter_dynar, j, labeler_callback) {
 420       if(edge->labeled == TRUE)
 421         break;
 422       labeler_callback(edge);
 423     }
 424   }
 425 }
 426
 427 void platf_generate(void) {
 428
 429   xbt_dynar_t nodes = NULL;
 430   xbt_node_t graph_node = NULL;
 431   context_node_t node_data = NULL;
 432   unsigned int i;
 433
 434   unsigned int last_host = 0;
 435   unsigned int last_router = 0;
 436   unsigned int last_cluster = 0;
 437
 438   sg_platf_host_cbarg_t host_parameters;
 439   s_sg_platf_router_cbarg_t router_parameters; /* This one is not a pointer! */
 440   sg_platf_cluster_cbarg_t cluster_parameters;
 441
 442   router_parameters.coord = NULL;
 443
 444   nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 445
 446   sg_platf_begin();
 447   surf_parse_init_callbacks();
 448   routing_register_callbacks();
 449
 450
 451   sg_platf_new_AS_begin("random platform", A_surfxml_AS_routing_Floyd);
 452
 453   xbt_dynar_foreach(nodes, i, graph_node) {
 454     node_data = xbt_graph_node_get_data(graph_node);
 455     switch(node_data->kind) {
 456       case HOST:
 457         host_parameters = &node_data->host_parameters;
 458         last_host++;
 459         if(host_parameters->id == NULL) {
 460           host_parameters->id = bprintf("host-%d", last_host);
 461         }
 462         sg_platf_new_host(host_parameters);
 463         break;
 464       case CLUSTER:
 465         cluster_parameters = &node_data->cluster_parameters;
 466         last_cluster++;
 467         if(cluster_parameters->prefix == NULL) {
 468           cluster_parameters->prefix = "host-";
 469         }
 470         if(cluster_parameters->suffix == NULL) {
 471           cluster_parameters->suffix = bprintf(".cluster-%d", last_cluster);
 472         }
 473         if(cluster_parameters->id == NULL) {
 474           cluster_parameters->id = bprintf("cluster-%d", last_cluster);
 475         }
 476         sg_platf_new_cluster(cluster_parameters);
 477         break;
 478       case ROUTER:
 479         router_parameters.id = bprintf("router-%d", ++last_router);
 480         sg_platf_new_router(&router_parameters);
 481     }
 482   }
 483
 484
 485   sg_platf_new_AS_end();
 486   sg_platf_end();
 487 }
 488
 489 /* Functions used to generate interesting random values */
 490
 491 double random_pareto(double min, double max, double K, double P, double ALPHA) {
 492   double x = RngStream_RandU01(rng_stream);
 493   double den = pow(1.0 - x + x*pow(K/P, ALPHA), 1.0/ALPHA);
 494   double res = (1/den);
 495   res += min - 1; // pareto is on [1, infinity) by default
 496   if (res>max) {
 497     return max;
 498   }
 499   return res;
 500 }