Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Rename some activity/SynchroBlah into activity/BlahImpl (+clang-format)
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2015. 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 /* TODO:
8  * 1. add the support of trace
9  * 2. use parallel tasks to simulate CPU overhead and remove the experimental code generating micro computation tasks
10  */
11
12 #include <xbt/ex.hpp>
13
14 #include "src/instr/instr_private.h"
15 #include "src/msg/msg_private.h"
16 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
17 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
18
19 #include "simgrid/host.h"
20 #include "simgrid/simix.hpp"
21
22 SG_BEGIN_DECL()
23
24 struct dirty_page {
25   double prev_clock;
26   double prev_remaining;
27   msg_task_t task;
28 };
29 typedef struct dirty_page s_dirty_page;
30 typedef struct dirty_page* dirty_page_t;
31
32 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
33
34 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
35
36 /** \ingroup m_vm_management
37  * \brief Set the parameters of a given host
38  *
39  * \param vm a vm
40  * \param params a parameter object
41  */
42 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
43 {
44   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
45 }
46
47 /** \ingroup m_vm_management
48  * \brief Get the parameters of a given host
49  *
50  * \param vm the vm you are interested into
51  * \param params a prameter object
52  */
53 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
54 {
55   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
56 }
57
58 /* **** Check state of a VM **** */
59 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
60 {
61   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == state;
62 }
63
64 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
65  *  @ingroup msg_VMs
66  */
67 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
68 {
69   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
70 }
71
72 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
73  *  @ingroup msg_VMs
74  */
75 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
76 {
77   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
78 }
79
80 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
81  *  @ingroup msg_VMs
82  */
83 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
84 {
85   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
86 }
87
88 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
89  *  @ingroup msg_VMs
90  */
91 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
92 {
93   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
94 }
95
96 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
97 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
98  *  @ingroup msg_VMs*
99  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
100  *  @param name      Must be unique
101  *  @param ramsize   [TODO]
102  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
103  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
104  */
105 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
106 {
107   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
108
109   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
110   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
111   double update_speed = (static_cast<double>(dp_intensity)/100) * mig_netspeed;
112
113   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
114   s_vm_params_t params;
115   memset(&params, 0, sizeof(params));
116   params.ramsize = static_cast<sg_size_t>(ramsize) * 1024 * 1024;
117   params.devsize = 0;
118   params.skip_stage2 = 0;
119   params.max_downtime = 0.03;
120   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
121   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
122   params.mig_speed = static_cast<double>(mig_netspeed) * 1024 * 1024; // mig_speed
123
124   XBT_DEBUG("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f", params.dp_rate,
125             params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
126   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
127
128   return vm;
129 }
130
131 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
132  *  @ingroup msg_VMs*
133  *
134  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
135  */
136 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
137 {
138   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
139              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
140
141   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm);
142 }
143
144 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
145  *  @ingroup msg_VMs
146  */
147 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
148 {
149   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
150     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->cname());
151
152   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
153   if (MSG_vm_is_running(vm))
154     MSG_vm_shutdown(vm);
155
156   xbt_assert(MSG_vm_is_created(vm) || __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_DESTROYED),
157              "shutdown the given VM before destroying it");
158
159   /* Then, destroy the VM object */
160   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
161     vm->destroy();
162   });
163
164   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
165     container_t container = PJ_container_get(vm->cname());
166     PJ_container_remove_from_parent(container);
167     PJ_container_free(container);
168   }
169 }
170
171 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
172  *  @ingroup msg_VMs
173  *
174  *  If the VM cannot be started (because of memory overprovisionning), an exception is generated.
175  */
176 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
177 {
178   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
179     simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
180
181     simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVM = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
182     simgrid::s4u::Host* pm                = typedVM->pimpl_vm_->getPm();
183     if (pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>() == nullptr)
184       pm->extension_set(new simgrid::vm::VmHostExt());
185
186     long pm_ramsize   = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->ramsize;
187     int pm_overcommit = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->overcommit;
188     long vm_ramsize   = typedVM->getRamsize();
189
190     if (pm_ramsize && not pm_overcommit) { /* Only verify that we don't overcommit on need */
191       /* Retrieve the memory occupied by the VMs on that host. Yep, we have to traverse all VMs of all hosts for that */
192       long total_ramsize_of_vms = 0;
193       for (simgrid::s4u::VirtualMachine* ws_vm : simgrid::vm::VirtualMachineImpl::allVms_)
194         if (pm == ws_vm->pimpl_vm_->getPm())
195           total_ramsize_of_vms += ws_vm->pimpl_vm_->getRamsize();
196
197       if (vm_ramsize > pm_ramsize - total_ramsize_of_vms) {
198         XBT_WARN("cannnot start %s@%s due to memory shortage: vm_ramsize %ld, free %ld, pm_ramsize %ld (bytes).",
199                  vm->cname(), pm->cname(), vm_ramsize, pm_ramsize - total_ramsize_of_vms, pm_ramsize);
200         THROWF(vm_error, 0, "Memory shortage on host '%s', VM '%s' cannot be started", pm->cname(), vm->cname());
201       }
202     }
203
204     typedVM->pimpl_vm_->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING);
205   });
206
207   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
208     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
209     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
210     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
211     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
212   }
213 }
214
215 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM.
216  *  @ingroup msg_VMs
217  *
218  * Any memory that they allocated will be leaked, unless you used #MSG_process_on_exit().
219  *
220  * No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep().
221  */
222 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
223 {
224   smx_actor_t issuer=SIMIX_process_self();
225   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
226     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->shutdown(issuer);
227   });
228
229   // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
230   // (eg with the VM destroy)
231   MSG_process_sleep(0.);
232 }
233
234 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
235 {
236   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
237 }
238
239 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
240 {
241   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
242 }
243
244 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
245 {
246   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
247 }
248
249 struct migration_session {
250   msg_vm_t vm;
251   msg_host_t src_pm;
252   msg_host_t dst_pm;
253
254   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
255    * know the completion of the migration. */
256   char *mbox_ctl;
257   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
258   char *mbox;
259 };
260
261 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
262 {
263   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
264
265   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
266   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
267
268   bool received_finalize = false;
269
270   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
271   while (not received_finalize) {
272     msg_task_t task = nullptr;
273     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
274
275     if (ret != MSG_OK) {
276       // An error occurred, clean the code and return
277       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
278       xbt_free(finalize_task_name);
279       return 0;
280     }
281
282     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
283       received_finalize = 1;
284
285     MSG_task_destroy(task);
286   }
287   xbt_free(finalize_task_name);
288
289   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
290   // Hence complete the migration
291
292   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
293   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
294   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
295   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
296   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
297
298   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
299   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, dst_pm]() {
300     /* Update the vm location */
301     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
302     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
303
304     /* Update the vm location and resume it */
305     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
306     vm->pimpl_vm_->resume();
307   });
308
309
310   // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
311   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
312   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->cname(), ms->src_pm->cname(), ms->dst_pm->cname());
313
314   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
315     static long long int counter = 0;
316     char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
317     snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter);
318     counter++;
319
320     // start link
321     container_t msg = PJ_container_get(vm->cname());
322     type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
323     new StartLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
324
325     // destroy existing container of this vm
326     container_t existing_container = PJ_container_get(vm->cname());
327     PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
328     PJ_container_free(existing_container);
329
330     // create new container on the new_host location
331     PJ_container_new(vm->cname(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(ms->dst_pm->cname()));
332
333     // end link
334     msg  = PJ_container_get(vm->cname());
335     type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
336     new EndLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
337   }
338
339   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
340   char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
341   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
342   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
343   // xbt_assert(ret == MSG_OK);
344   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
345     // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
346     // has been correctly migrated on the DST node
347     // TODO What does it mean ? What should we do ?
348     MSG_task_destroy(task);
349   } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
350     // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
351     MSG_task_destroy(task);
352   }
353   xbt_free(task_name);
354
355   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
356   return 0;
357 }
358
359 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
360 {
361   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
362
363   pimpl->dp_enabled = 1;
364   if (not pimpl->dp_objs)
365     return;
366
367   char *key = nullptr;
368   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
369   dirty_page_t dp = nullptr;
370   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
371     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
372     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
373     dp->prev_remaining = remaining;
374
375     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
376   }
377 }
378
379 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
380 {
381   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
382 }
383
384 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
385 {
386   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
387   double duration = clock - dp->prev_clock;
388
389   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key, vm->cname(), computed,
390             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
391
392   return computed;
393 }
394
395 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
396 {
397   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
398   double total = 0;
399
400   char *key = nullptr;
401   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
402   dirty_page_t dp = nullptr;
403   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
404     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
405
406     double clock = MSG_get_clock();
407
408     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
409     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
410
411     dp->prev_remaining = remaining;
412     dp->prev_clock = clock;
413   }
414
415   total += pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks;
416
417   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
418             stage2_round_for_fancy_debug, total, pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks);
419
420   pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
421
422   return total;
423 }
424
425 // TODO Is this code redundant with the information provided by
426 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
427 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
428 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
429 {
430   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
431   if (vm == nullptr)
432     return;
433   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
434
435   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
436   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
437
438   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
439   dp->task = task;
440   if (pimpl->dp_enabled) {
441     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
442     dp->prev_remaining = remaining;
443   }
444   if (not pimpl->dp_objs)
445     pimpl->dp_objs = xbt_dict_new_homogeneous(nullptr);
446   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) == nullptr);
447   xbt_dict_set(pimpl->dp_objs, key, dp, nullptr);
448   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, host->cname(), remaining, pimpl->dp_enabled);
449
450   xbt_free(key);
451 }
452
453 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
454 {
455   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
456   if (vm == nullptr)
457     return;
458   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
459
460   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
461   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(pimpl->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) : NULL);
462   xbt_assert(dp->task == task);
463
464   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
465    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
466   if (pimpl->dp_enabled) {
467     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
468     double clock = MSG_get_clock();
469     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
470     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
471
472     pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
473   }
474   if (pimpl->dp_objs)
475     xbt_dict_remove(pimpl->dp_objs, key);
476   xbt_free(dp);
477
478   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, host->cname());
479   xbt_free(key);
480 }
481
482 static sg_size_t send_migration_data(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, sg_size_t size, char* mbox,
483                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
484 {
485   sg_size_t sent = 0;
486   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
487   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, static_cast<double>(size), nullptr);
488
489   /* TODO: clean up */
490
491   double clock_sta = MSG_get_clock();
492
493   msg_error_t ret;
494   if (mig_speed > 0)
495     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
496   else
497     ret = MSG_task_send(task, mbox);
498
499   xbt_free(task_name);
500
501   if (ret == MSG_OK) {
502     sent = size;
503   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
504     sg_size_t remaining = static_cast<sg_size_t>(MSG_task_get_remaining_communication(task));
505     sent = size - remaining;
506     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
507   }
508
509   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
510   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
511     XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
512     MSG_task_destroy(task);
513     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
514   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
515     XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
516     MSG_task_destroy(task);
517     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
518   }
519
520   double clock_end = MSG_get_clock();
521   double duration = clock_end - clock_sta;
522   double actual_speed = size / duration;
523
524   if (stage == 2)
525     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
526               actual_speed, mig_speed);
527   else
528     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
529               mig_speed);
530
531   return sent;
532 }
533
534 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
535 {
536   double updated_size = computed * dp_rate;
537   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
538   if (updated_size > dp_cap) {
539     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
540     //          dp_cap);
541     updated_size = dp_cap;
542   }
543
544   return static_cast<sg_size_t>(updated_size);
545 }
546
547 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
548 {
549   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
550
551   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
552   migration_session *ms = static_cast<migration_session *>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
553
554   s_vm_params_t params;
555   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
556   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
557   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
558   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
559   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
560   const double dp_rate      = params.dp_rate;
561   const double dp_cap       = params.dp_cap;
562   const double mig_speed    = params.mig_speed;
563   double max_downtime       = params.max_downtime;
564
565   double mig_timeout = 10000000.0;
566
567   double remaining_size = static_cast<double>(ramsize + devsize);
568   double threshold = 0.0;
569
570   /* check parameters */
571   if (ramsize == 0)
572     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
573
574   if (max_downtime <= 0) {
575     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
576     max_downtime = 0.03;
577   }
578
579   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
580   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
581   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
582
583   double computed_during_stage1 = 0;
584   if (not skip_stage1) {
585     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
586
587     try {
588       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
589        * transfer exceeds the timeout value. */
590       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
591       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
592       remaining_size -= sent;
593       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
594
595       if (sent < ramsize) {
596         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
597         skip_stage2 = 1;
598       } else if (sent > ramsize)
599         XBT_CRITICAL("bug");
600
601     }
602     catch (xbt_ex& e) {
603       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
604       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
605       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
606       return 0;
607     }
608
609     double clock_post_send = MSG_get_clock();
610     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
611     if (mig_timeout < 0) {
612       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
613       skip_stage2 = 1;
614     }
615
616     /* estimate bandwidth */
617     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
618     threshold        = bandwidth * max_downtime;
619     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
620   }
621
622
623   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
624   if (not skip_stage2) {
625
626     int stage2_round = 0;
627     for (;;) {
628
629       sg_size_t updated_size = 0;
630       if (stage2_round == 0) {
631         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
632         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
633       } else {
634         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
635         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
636       }
637
638       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
639                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
640
641       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
642       remaining_size += updated_size;
643       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
644                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
645       if (remaining_size < threshold)
646         break;
647
648       sg_size_t sent         = 0;
649       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
650       try {
651         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
652         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
653                                    mig_timeout);
654       } catch (xbt_ex& e) {
655         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
656         // code)
657         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
658         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
659         return 0;
660       }
661       double clock_post_send = MSG_get_clock();
662
663       if (sent == updated_size) {
664         /* timeout did not happen */
665         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
666         threshold        = bandwidth * max_downtime;
667         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
668         remaining_size -= sent;
669         stage2_round += 1;
670         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
671         xbt_assert(mig_timeout > 0);
672
673       } else if (sent < updated_size) {
674         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
675          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
676         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
677                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
678         remaining_size -= sent;
679
680         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
681         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
682         remaining_size += updated_size;
683         break;
684       } else
685         XBT_CRITICAL("bug");
686     }
687   }
688
689   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
690   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
691   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_;
692   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
693   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
694   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
695   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
696
697   try {
698     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
699     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, static_cast<sg_size_t>(remaining_size), ms->mbox, 3, 0,
700                         mig_speed, -1);
701   }
702   catch(xbt_ex& e) {
703     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
704     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
705     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_->resume();
706     return 0;
707   }
708
709   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
710   // effectively the VM on the DST node.
711   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
712
713   return 0;
714 }
715
716 /** @brief Migrate the VM to the given host.
717  *  @ingroup msg_VMs
718  */
719 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
720 {
721   /* some thoughts:
722    * - One approach is ...
723    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
724    *   receive the state of the source
725    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
726    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
727    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
728    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
729    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
730    *
731    * - Another one is ...
732    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
733    *
734    * The second one would be easier.
735    */
736
737   simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVm  = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
738   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = typedVm->pimpl_vm_;
739   msg_host_t src_pm                      = pimpl->getPm();
740
741   if (src_pm->isOff())
742     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->cname(), src_pm->cname());
743   if (dst_pm->isOff())
744     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->cname(), dst_pm->cname());
745   if (not MSG_vm_is_running(vm))
746     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->cname());
747   if (typedVm->isMigrating())
748     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->cname());
749
750   pimpl->isMigrating = true;
751
752   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
753   ms->vm = vm;
754   ms->src_pm = src_pm;
755   ms->dst_pm = dst_pm;
756
757   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
758    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
759   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
760   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
761
762   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
763   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
764
765   char** argv = xbt_new(char*, 2);
766   argv[0]     = pr_rx_name;
767   argv[1]     = nullptr;
768   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
769
770   argv        = xbt_new(char*, 2);
771   argv[0]     = pr_tx_name;
772   argv[1]     = nullptr;
773   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
774
775   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
776   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
777   msg_task_t task = nullptr;
778   msg_error_t ret = MSG_task_receive(&task, ms->mbox_ctl);
779
780   pimpl->isMigrating = false;
781
782   xbt_free(ms->mbox_ctl);
783   xbt_free(ms->mbox);
784   xbt_free(ms);
785
786   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
787     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
788     // other side. Hence, just throw the execption
789     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
790     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
791     // required or not
792     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->cname(), vm->cname());
793   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
794     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
795     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
796     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->cname(),
797            vm->cname());
798   }
799
800   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
801   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
802   xbt_free(expected_task_name);
803   MSG_task_destroy(task);
804 }
805
806 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
807  *  @ingroup msg_VMs
808  *
809  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
810  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
811  *
812  * No suspension cost occurs.
813  */
814 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
815 {
816   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
817   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
818     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->suspend(issuer);
819   });
820
821   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
822
823   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
824     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
825     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
826     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
827     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
828   }
829 }
830
831 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
832  *  @ingroup msg_VMs
833  *
834  * No resume cost occurs.
835  */
836 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
837 {
838   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->resume();
839
840   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
841     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
842     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
843     new PopStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type);
844   }
845 }
846
847 /** @brief Get the physical host of a given VM.
848  *  @ingroup msg_VMs
849  */
850 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
851 {
852   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pm();
853 }
854
855 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
856  *  @ingroup msg_VMs
857  *
858  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
859  *
860  * For example,
861  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
862  *  On VM0, there is Task2.
863  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
864  * Then,
865  *  Task1\@PM0 gets 50%.
866  *  Task2\@VM0 gets 25%.
867  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
868  *
869  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a task on the VM does not affect the bound of
870  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
871  *
872  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
873  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
874  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
875  *
876  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
877  *
878  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
879  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
880  */
881 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
882 {
883   simgrid::simix::kernelImmediate(
884       [vm, bound]() { static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->setBound(bound); });
885 }
886
887 SG_END_DECL()