Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
25292cbd1cdb6d36081442315794220b018d05e8
[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/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
15 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
16 #include <simgrid/s4u/VirtualMachine.hpp>
17 #include <simgrid/s4u/host.hpp>
18
19 #include "msg_private.h"
20 #include "xbt/sysdep.h"
21 #include "xbt/log.h"
22 #include "simgrid/host.h"
23
24 #include "src/simix/smx_host_private.h" /* don't ask me why the VM functions are in there (FIXME:KILLME) */
25
26 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
27
28
29 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
30
31 /** \ingroup m_vm_management
32  * \brief Set the parameters of a given host
33  *
34  * \param vm a vm
35  * \param params a parameter object
36  */
37 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
38 {
39   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
40 }
41
42 /** \ingroup m_vm_management
43  * \brief Get the parameters of a given host
44  *
45  * \param host a host
46  * \param params a prameter object
47  */
48 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
49 {
50   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
51 }
52
53 /* **** Check state of a VM **** */
54 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
55 {
56   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == state;
57 }
58
59 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
60  *  @ingroup msg_VMs
61  */
62 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
63 {
64   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
65 }
66
67 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
68  *  @ingroup msg_VMs
69  */
70 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
71 {
72   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
73 }
74
75 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
76  *  @ingroup msg_VMs
77  */
78 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
79 {
80   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
81 }
82
83 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
84  *  @ingroup msg_VMs
85  */
86 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
87 {
88   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
89 }
90
91 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
92  *  @ingroup msg_VMs
93  */
94 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
95 {
96   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
97 }
98
99 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
100  *  @ingroup msg_VMs
101  */
102 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
103 {
104   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
105 }
106
107 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
108  *  @ingroup msg_VMs
109  */
110 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
111 {
112   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
113 }
114
115 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
116 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
117  *  @ingroup msg_VMs*
118  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
119  *  @param name      [TODO]
120  *  @param ncpus     [TODO]
121  *  @param ramsize   [TODO]
122  *  @param net_cap   Maximal bandwidth that the VM can consume (in MByte/s)
123  *  @param disk_path (unused) Path to the image that boots
124  *  @param disksize  (unused) will represent the size of the VM (will be used during migrations)
125  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
126  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
127  */
128 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int ncpus, int ramsize, int net_cap, char* disk_path,
129                        int disksize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
130 {
131   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
132
133   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
134   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
135   double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
136
137   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
138   s_vm_params_t params;
139   memset(&params, 0, sizeof(params));
140   params.ramsize = (sg_size_t)ramsize * 1024 * 1024;
141   //params.overcommit = 0;
142   params.devsize = 0;
143   params.skip_stage2 = 0;
144   params.max_downtime = 0.03;
145   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
146   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
147   params.mig_speed = (double)mig_netspeed * 1024 * 1024; // mig_speed
148
149   //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate,
150   //         params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
151   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
152
153   return vm;
154 }
155
156 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
157  *  @ingroup msg_VMs*
158  *
159  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
160  */
161 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
162 {
163   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
164              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
165
166   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm);
167 }
168
169 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
170  *  @ingroup msg_VMs
171  */
172 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
173 {
174   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
175     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", vm->name().c_str());
176
177   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
178   if (MSG_vm_is_running(vm))
179     MSG_vm_shutdown(vm);
180
181   xbt_assert(MSG_vm_is_created(vm), "shutdown the given VM before destroying it");
182
183   /* Then, destroy the VM object */
184   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
185     vm->destroy();
186   });
187
188   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
189     container_t container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
190     PJ_container_remove_from_parent(container);
191     PJ_container_free(container);
192   }
193 }
194
195 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
196  *  @ingroup msg_VMs
197  *
198  *  If the VM cannot be started, an exception is generated.
199  */
200 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
201 {
202   simcall_vm_start(vm);
203
204   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
205     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
206     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
207     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
208     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
209   }
210 }
211
212 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM. Any memory that they allocated will be leaked.
213  *  @ingroup msg_VMs
214  *
215  * FIXME: No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep() or something.
216  *        I'm not quite sure.
217  */
218 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
219 {
220   simcall_vm_shutdown(vm);
221   MSG_process_sleep(0.); // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
222   // (eg with the VM destroy)
223 }
224
225 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
226 {
227   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
228 }
229
230 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
231 {
232   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
233 }
234
235 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
236 {
237   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
238 }
239
240 struct migration_session {
241   msg_vm_t vm;
242   msg_host_t src_pm;
243   msg_host_t dst_pm;
244
245   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
246    * know the completion of the migration. */
247   char *mbox_ctl;
248   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
249   char *mbox;
250 };
251
252 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
253 {
254   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
255
256   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
257   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
258
259   bool received_finalize = false;
260
261   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
262   while (!received_finalize) {
263     msg_task_t task = nullptr;
264     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
265
266     if (ret != MSG_OK) {
267       // An error occurred, clean the code and return
268       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
269       xbt_free(finalize_task_name);
270       return 0;
271     }
272
273     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
274       received_finalize = 1;
275
276     MSG_task_destroy(task);
277   }
278   xbt_free(finalize_task_name);
279
280   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
281   // Hence complete the migration
282
283   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
284   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
285   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
286   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
287   msg_host_t src_pm                = ms->src_pm;
288   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
289
290   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
291   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, src_pm, dst_pm]() {
292     /* Update the vm location */
293     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
294     xbt_assert(static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
295
296     /* jump to vm_ws_xigrate(). this will update the vm location. */
297     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->migrate(dst_pm);
298
299     /* Resume the VM */
300     SIMIX_vm_resume(vm);
301   });
302
303   {
304     // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
305     vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
306     XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", sg_host_get_name(ms->vm), sg_host_get_name(ms->src_pm),
307               sg_host_get_name(ms->dst_pm));
308
309     if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
310       static long long int counter = 0;
311       char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
312       snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter++);
313
314       // start link
315       container_t msg = PJ_container_get(vm->name().c_str());
316       type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
317       new_pajeStartLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
318
319       // destroy existing container of this vm
320       container_t existing_container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
321       PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
322       PJ_container_free(existing_container);
323
324       // create new container on the new_host location
325       PJ_container_new(vm->name().c_str(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(sg_host_get_name(ms->dst_pm)));
326
327       // end link
328       msg  = PJ_container_get(vm->name().c_str());
329       type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
330       new_pajeEndLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
331     }
332   }
333   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
334   {
335     char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
336     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
337     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
338     // xbt_assert(ret == MSG_OK);
339     if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
340       // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
341       // has been correctly migrated on the DST node
342       // TODO What does it mean ? What should we do ?
343       MSG_task_destroy(task);
344     } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
345       // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
346       MSG_task_destroy(task);
347     }
348     xbt_free(task_name);
349   }
350
351   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
352   return 0;
353 }
354
355 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
356 {
357   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
358
359   pimpl->dp_enabled = 1;
360   if (!pimpl->dp_objs)
361     return;
362
363   char *key = nullptr;
364   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
365   dirty_page_t dp = nullptr;
366   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
367     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
368     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
369     dp->prev_remaining = remaining;
370
371     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
372   }
373 }
374
375 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
376 {
377   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
378 }
379
380 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
381 {
382   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
383   double duration = clock - dp->prev_clock;
384
385   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
386       key, sg_host_get_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
387
388   return computed;
389 }
390
391 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
392 {
393   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
394   double total = 0;
395
396   char *key = nullptr;
397   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
398   dirty_page_t dp = nullptr;
399   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
400     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
401
402     double clock = MSG_get_clock();
403
404     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
405     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
406
407     dp->prev_remaining = remaining;
408     dp->prev_clock = clock;
409   }
410
411   total += pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks;
412
413   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
414             stage2_round_for_fancy_debug, total, pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks);
415
416   pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
417
418   return total;
419 }
420
421 // TODO Is this code redundant with the information provided by
422 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
423 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
424 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
425 {
426   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
427   if (vm == nullptr)
428     return;
429   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
430
431   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
432   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
433
434   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
435   dp->task = task;
436   if (pimpl->dp_enabled) {
437     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
438     dp->prev_remaining = remaining;
439   }
440   if (!pimpl->dp_objs)
441     pimpl->dp_objs = xbt_dict_new();
442   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) == nullptr);
443   xbt_dict_set(pimpl->dp_objs, key, dp, nullptr);
444   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, sg_host_get_name(host), remaining, pimpl->dp_enabled);
445
446   xbt_free(key);
447 }
448
449 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
450 {
451   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
452   if (vm == nullptr)
453     return;
454   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
455
456   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
457   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(pimpl->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) : NULL);
458   xbt_assert(dp->task == task);
459
460   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
461    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
462   if (pimpl->dp_enabled) {
463     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
464     double clock = MSG_get_clock();
465     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
466     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
467
468     pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
469   }
470   if (pimpl->dp_objs)
471     xbt_dict_remove(pimpl->dp_objs, key);
472   xbt_free(dp);
473
474   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, sg_host_get_name(host));
475   xbt_free(key);
476 }
477
478 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,
479                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
480 {
481   sg_size_t sent = 0;
482   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
483   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, (double)size, nullptr);
484
485   /* TODO: clean up */
486
487   double clock_sta = MSG_get_clock();
488
489   msg_error_t ret;
490   if (mig_speed > 0)
491     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
492   else
493     ret = MSG_task_send(task, mbox);
494
495   xbt_free(task_name);
496
497   if (ret == MSG_OK) {
498     sent = size;
499   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
500     sg_size_t remaining = (sg_size_t)MSG_task_get_remaining_communication(task);
501     sent = size - remaining;
502     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
503   }
504
505   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
506   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
507     //XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
508     MSG_task_destroy(task);
509     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_get_name(vm), stage);
510   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
511     //XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
512     MSG_task_destroy(task);
513     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_get_name(vm), stage);
514   }
515
516   double clock_end = MSG_get_clock();
517   double duration = clock_end - clock_sta;
518   double actual_speed = size / duration;
519
520   if (stage == 2)
521     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
522               actual_speed, mig_speed);
523   else
524     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
525               mig_speed);
526
527   return sent;
528 }
529
530 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
531 {
532   double updated_size = computed * dp_rate;
533   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
534   if (updated_size > dp_cap) {
535     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
536     //          dp_cap);
537     updated_size = dp_cap;
538   }
539
540   return (sg_size_t) updated_size;
541 }
542
543 static double send_stage1(struct migration_session* ms, sg_size_t ramsize, double mig_speed, double dp_rate,
544                           double dp_cap)
545 {
546   // const long chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100;
547   const sg_size_t chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100000;
548   sg_size_t remaining = ramsize;
549   double computed_total = 0;
550
551   while (remaining > 0) {
552     sg_size_t datasize = chunksize;
553     if (remaining < chunksize)
554       datasize = remaining;
555
556     remaining -= datasize;
557     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, datasize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
558     double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
559     computed_total += computed;
560   }
561
562   return computed_total;
563 }
564
565 static double get_threshold_value(double bandwidth, double max_downtime)
566 {
567   return max_downtime * bandwidth;
568 }
569
570 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
571 {
572   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
573
574   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
575   migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
576
577   s_vm_params_t params;
578   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
579   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
580   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
581   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
582   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
583   const double dp_rate      = params.dp_rate;
584   const double dp_cap       = params.dp_cap;
585   const double mig_speed    = params.mig_speed;
586   double max_downtime       = params.max_downtime;
587
588   /* hard code it temporally. Fix Me */
589 #define MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME 10000000.0
590   double mig_timeout = MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME;
591
592   double remaining_size = (double) (ramsize + devsize);
593   double threshold = 0.0;
594
595   /* check parameters */
596   if (ramsize == 0)
597     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
598
599   if (max_downtime <= 0) {
600     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
601     max_downtime = 0.03;
602   }
603
604   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
605   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
606   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
607
608   double computed_during_stage1 = 0;
609   if (!skip_stage1) {
610     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
611
612     try {
613       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
614        * transfer exceeds the timeout value. */
615       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
616       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
617       remaining_size -= sent;
618       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
619
620       if (sent < ramsize) {
621         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
622         skip_stage2 = 1;
623       } else if (sent > ramsize)
624         XBT_CRITICAL("bug");
625
626     }
627     catch (xbt_ex& e) {
628       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
629       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
630       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
631       return 0;
632     }
633
634     double clock_post_send = MSG_get_clock();
635     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
636     if (mig_timeout < 0) {
637       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value (%lf > %lf), skip stage 2",
638           (clock_post_send - clock_prev_send), MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME);
639       skip_stage2 = 1;
640     }
641
642     /* estimate bandwidth */
643     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
644     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
645     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
646   }
647
648
649   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
650   if (!skip_stage2) {
651
652     int stage2_round = 0;
653     for (;;) {
654
655       sg_size_t updated_size = 0;
656       if (stage2_round == 0) {
657         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
658         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
659       } else {
660         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
661         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
662       }
663
664       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
665                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
666
667       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
668       remaining_size += updated_size;
669       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
670                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
671       if (remaining_size < threshold)
672         break;
673
674       sg_size_t sent         = 0;
675       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
676       try {
677         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
678         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
679                                    mig_timeout);
680       } catch (xbt_ex& e) {
681         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
682         // code)
683         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
684         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
685         return 0;
686       }
687       double clock_post_send = MSG_get_clock();
688
689       if (sent == updated_size) {
690         /* timeout did not happen */
691         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
692         threshold        = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
693         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
694         remaining_size -= sent;
695         stage2_round += 1;
696         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
697         xbt_assert(mig_timeout > 0);
698
699       } else if (sent < updated_size) {
700         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
701          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
702         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
703                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
704         remaining_size -= sent;
705
706         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
707         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
708         remaining_size += updated_size;
709         break;
710       } else
711         XBT_CRITICAL("bug");
712     }
713   }
714
715   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
716   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
717   simcall_vm_suspend(ms->vm);
718   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
719
720   try {
721     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
722     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, (sg_size_t)remaining_size, ms->mbox, 3, 0, mig_speed, -1);
723   }
724   catch(xbt_ex& e) {
725     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
726     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
727     simcall_vm_resume(ms->vm);
728     return 0;
729   }
730
731   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
732   // effectively the VM on the DST node.
733   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
734
735   return 0;
736 }
737
738 static int do_migration(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
739 {
740   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
741   ms->vm = vm;
742   ms->src_pm = src_pm;
743   ms->dst_pm = dst_pm;
744
745   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
746    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
747   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
748   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
749
750   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
751   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
752
753   char** argv = xbt_new(char*, 2);
754   argv[0]     = pr_rx_name;
755   argv[1]     = nullptr;
756   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
757
758   argv        = xbt_new(char*, 2);
759   argv[0]     = pr_tx_name;
760   argv[1]     = nullptr;
761   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
762
763   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
764   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
765   msg_task_t task = nullptr;
766   msg_error_t ret = MSG_TIMEOUT;
767   while (ret == MSG_TIMEOUT && MSG_host_is_on(dst_pm)) // Wait while you receive the message o
768     ret = MSG_task_receive_with_timeout(&task, ms->mbox_ctl, 4);
769
770   xbt_free(ms->mbox_ctl);
771   xbt_free(ms->mbox);
772   xbt_free(ms);
773
774   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
775     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
776     // other side. Hence, just throw the execption
777     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
778     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
779     // required or not
780     return -1;
781   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
782     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
783     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
784     return -2;
785   }
786
787   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
788   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
789   xbt_free(expected_task_name);
790   MSG_task_destroy(task);
791   return 0;
792 }
793
794 /** @brief Migrate the VM to the given host.
795  *  @ingroup msg_VMs
796  *
797  * FIXME: No migration cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a MSG_task_send() before or after,
798  * depending on whether you want to do cold or hot migration.
799  */
800 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t new_pm)
801 {
802   /* some thoughts:
803    * - One approach is ...
804    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
805    *   receive the state of the source
806    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
807    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
808    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
809    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
810    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
811    *
812    * - Another one is ...
813    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
814    *
815    * The second one would be easier.
816    */
817
818   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
819   msg_host_t old_pm                        = pimpl->getPm();
820
821   if (old_pm->isOff())
822     THROWF(vm_error, 0, "Cannot start a migration from host '%s', which is offline.", old_pm->cname());
823
824   if (new_pm->isOff())
825     THROWF(vm_error, 0, "Cannot start a migration to host '%s', which is offline.", new_pm->cname());
826
827   if (!MSG_vm_is_running(vm))
828     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is not running", vm->cname());
829
830   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
831     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is already migrating", vm->cname());
832
833   pimpl->isMigrating = 1;
834
835   int ret = do_migration(vm, old_pm, new_pm);
836   if (ret == -1) {
837     pimpl->isMigrating = 0;
838     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration");
839   } else if (ret == -2) {
840     pimpl->isMigrating = 0;
841     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration");
842   }
843 }
844
845 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
846  *  @ingroup msg_VMs
847  *
848  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
849  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
850  *
851  * No suspension cost occurs.
852  */
853 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
854 {
855   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
856     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
857
858   simcall_vm_suspend(vm);
859
860   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
861
862   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
863     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
864     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
865     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
866     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
867   }
868 }
869
870 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
871  *  @ingroup msg_VMs
872  *
873  * No resume cost occurs.
874  */
875 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
876 {
877   simcall_vm_resume(vm);
878
879   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
880     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
881     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
882     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
883   }
884 }
885
886
887 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
888  *  @ingroup msg_VMs
889  *
890  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
891  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
892  *
893  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_write() before
894  * or after, depending on the exact semantic of VM save to you.
895  */
896 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
897 {
898   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
899     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
900
901   simcall_vm_save(vm);
902
903   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
904     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
905     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
906     val_t value              = PJ_value_get_or_new("save", "0 1 0", type); // save is green
907     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
908   }
909 }
910
911 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
912  *  @ingroup msg_VMs
913  *
914  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_read() before or
915  * after, depending on the exact semantic of VM restore to you.
916  */
917 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
918 {
919   simcall_vm_restore(vm);
920
921   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
922     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
923     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
924     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
925   }
926 }
927
928 /** @brief Get the physical host of a given VM.
929  *  @ingroup msg_VMs
930  */
931 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
932 {
933   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getPm();
934 }
935
936 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
937  *  @ingroup msg_VMs
938  *
939  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
940  *
941  * For example,
942  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
943  *  On VM0, there is Task2.
944  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
945  * Then,
946  *  Task1\@PM0 gets 50%.
947  *  Task2\@VM0 gets 25%.
948  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
949  *
950  * 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
951  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
952  *
953  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
954  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
955  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
956  *
957  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
958  *
959  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
960  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
961  */
962 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
963 {
964   simcall_vm_set_bound(vm, bound);
965 }