Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
255fecf68cfd25f403b5b9d42772b68f5da8ad47
[simgrid.git] / doc / index.doc
1 /*! \page index
2
3 <center>
4 \htmlonly
5 <img align=center src="simgrid_logo.png" alt="SimGrid"><br>
6 \endhtmlonly
7 </center>
8
9 \section hot_news HOT NEWS
10
11 <b>SimGrid 2.95 (aka SimGrid 3beta2) was released on 1st July 2005. Get it from
12 <a href="https://gforge.inria.fr/frs/?group_id=12">here</a>.</b> 
13 SimGrid 3 was never as close as it is now...
14
15 \section quick Quick start
16
17 SimGrid is a toolkit that provides core functionalities for the simulation
18 of distributed applications in heterogeneous distributed environments.
19 The specific goal of the project is to facilitate research in the area of
20 distributed and parallel application scheduling on distributed computing
21 platforms ranging from simple network of workstations to Computational
22 Grids.
23
24 \subsection quick_dl Getting and installing the software
25
26   - The official webpage is <a href="http://simgrid.gforge.inria.fr/">simgrid.gforge.inria.fr</a>. 
27   - The development webpage is <a href="https://gforge.inria.fr/projects/simgrid//">gforge.inria.fr/projects/simgrid</a>. 
28   - The user mailing list is <simgrid-user@lists.gforge.inria.fr>
29   - The SimGrid software package can be downloaded from <a href="https://gforge.inria.fr/frs/?group_id=12">here</a>. 
30
31 To compile and install it, simply type the following. If you are not
32 familiar with compiling C files under UNIX and using libraries, please check
33 the \ref faq. SimGrid also works under Windows, but we do not distribute any
34 pre-compiled binaries [yet].
35
36 \verbatim $ ./configure
37  $ make all
38  [become root]
39  # make install\endverbatim
40  
41 \subsection quick_more More information
42
43 The API is described <a href="API/html/modules.html">here</a> while 
44 <a href="examples/html/modules.html">this page</a> presents some example of
45 use.
46
47 For more information about the SimGrid toolkit, please simply keep reading
48 this page. It is organized as follow:
49
50   - \ref overview : Presentation of the toolkit, of each of its components
51     and of their interactions.
52   - \ref people : Who is behind this project.
53   - \ref publications : Some articles providing more details about the
54     SimGrid toolkit or using and validating it.
55
56 <hr>
57
58 \section overview Overview of the toolkit components
59
60 As depicted by the following schema, the SimGrid toolkit is basically
61 three-layered (click on the picture to jump to a specific component).
62
63
64 \htmlonly
65 <center>
66 \endhtmlonly
67 \htmlinclude simgrid_modules.map
68 \htmlonly
69 <br><b>Relationships between the SimGrid components</b>
70 </center>
71 \endhtmlonly
72
73 \subsection overview_fondation Basement layer
74
75 The basement of the whole toolkit is constituted by the <b>\ref XBT_API
76 (eXtended Bundle of Tools)</b>.
77
78 It is a portable library providing some grounding features such as \ref
79 XBT_log, \ref XBT_ex, \ref XBT_error and \ref XBT_config. XBT also encompass
80 the following convenient datastructures: \ref XBT_dynar, \ref XBT_fifo, \ref
81 XBT_dict, \ref XBT_heap, \ref XBT_set and \ref XBT_swag.
82
83 See the \ref XBT_API section for more details.
84
85 \subsection overview_kernel Simulation kernel layer
86
87 The core functionnalities to simulate a virtual platform are provided by a
88 module called <b>\ref SURF_API</b> ("that's historical, my friend").  It is
89 very low-level and is not intended to be used as such by end-users. Instead,
90 it serve as a basis for the higher level layer.
91
92 SURF main features are a fast max-min linear solver and the ability to
93 change transparently the model used to describe the platform. This greatly
94 eases the comparison of the several models existing in the litterature.
95
96 See the \ref SURF_API section for more details.
97
98 \subsection overview_envs Programmation environments layer
99
100 This simulation kernel is used to build several programmation environments.
101 Each of them target a specific audiance and constitute a different paradigm.
102 To choose which of them you want to use, you have to think about what you
103 want to do and what would be the result of your work. 
104
105  - If you want to study a theoritical problem and compare several
106    heuristics, you probably want to try <b>\ref MSG_API</b> (yet another
107    historical name). It was designed exactly to that extend and should allow
108    you to build easily rather realistic multi-agents simulation. Yet,
109    realism is not the main goal of this environment and the most annoying
110    technical issues of real platforms are masked here. Check the \ref
111    MSG_API section for more information.
112
113  - If you want to study the behaviour of a MPI application using emulation
114    technics, you should have a look at the <b>\ref SMPI_API</b> (Simulated
115    MPI) programming environment. Unfortunately, this work is still underway.
116    Check the \ref SMPI_API section for more information. 
117    
118  - If you want to develop a real distributed application, then you may find
119    <b>\ref GRAS_API</b> (Grid Reality And Simulation) useful. This is an API
120    for the realization of distributed applications. 
121    \n\n
122    Moreover, there is two implementations of this API: one on top of the
123    SURF (allowing to develop and test your application within the comfort of
124    the simulator) and another suited for deployment on real platforms
125    (allowing the resulting application to be highly portable and extremely
126    efficient).
127    \n\n
128    Even if you do not plan to run your code for real, you may want to switch
129    to GRAS if you intend to use MSG in a very intensive way (e.g. for
130    simulating a peer-to-peer environment).
131    \n\n
132    See the \ref GRAS_API section for more details.
133
134 If your favorite programming environment/model is not there (BSP,
135 components, etc.) is not represented in the SimGrid toolkit yet, you may
136 consider adding it. You should contact us first on the 
137 <a href=http://lists.gforge.inria.fr/mailman/listinfo/simgrid-devel>SimGrid 
138 developers mailing list</a>, though.
139
140 Any question, remark or suggestion are welcome on the 
141 <a href=http://lists.gforge.inria.fr/mailman/listinfo/simgrid-user>SimGrid users
142 mailing list</a>.
143
144 <hr>
145
146 \section people People
147
148 The authors of SimGrid are:
149
150  - Henri Casanova <casanova#cs.ucsd.edu>
151  - Arnaud Legrand <arnaud.legrand#imag.fr>
152  - Martin Quinson <martin.quinson#loria.fr>
153
154 \subsection contributers Contributers and alumni project members
155
156  - Loris Marchal: wrote the new algorithm for simulation TCP
157    bandwidth-sharing.
158  - Julien Lerouge : wrote a XML parser for ENV descriptions and helped for
159    the general design during a 4 month period (march-june 2002) 
160    in the LIP.
161  - ClĂ©ment Menier and Marc Perache : wrote a first prototype of the MSG
162    interface during a project at ENS-Lyon (jan 2002). 
163  - Dmitrii Zagorodnov : wrote some parts of the first version of SimGrid
164    (1999). 
165
166 <hr>
167
168 \section publications Selected publications
169
170 When citing SimGrid, the prefered reference paper is <i>Scheduling
171 Distributed Applications: the SimGrid Simulation Framework</i>, even if it's
172 a bit old now. We are actively working on improving this.
173
174 \subsection simulation About simulation
175
176 \li <b>Scheduling Distributed Applications: the
177        SimGrid Simulation Framework</b>\n
178     by <em>Henri Casanova and Arnaud Legrand and Loris Marchal</em>\n
179     Proceedings of the third IEEE International Symposium
180     on Cluster Computing and the Grid (CCGrid'03)\n
181     Since the advent of distributed computer systems an active field
182     of research has been the investigation of scheduling strategies
183     for parallel applications.  The common approach is to employ
184     scheduling heuristics that approximate an optimal
185     schedule. Unfortunately, it is often impossible to obtain
186     analytical results to compare the efficacy of these heuristics.
187     One possibility is to conducts large numbers of back-to-back
188     experiments on real platforms.  While this is possible on
189     tightly-coupled platforms, it is infeasible on modern distributed
190     platforms (i.e. Grids) as it is labor-intensive and does not
191     enable repeatable results. The solution is to resort to
192     simulations. Simulations not only enables repeatable results but
193     also make it possible to explore wide ranges of platform and
194     application scenarios.\n
195     In this paper we present the SimGrid framework which enables the
196     simulation of distributed applications in distributed computing
197     environments for the specific purpose of developing and evaluating
198     scheduling algorithms.  This paper focuses on SimGrid v2, which
199     greatly improves on the first version of the software with more
200     realistic network models and topologies.  SimGrid v2 also enables
201     the simulation of distributed scheduling agents, which has become
202     critical for current scheduling research in large-scale platforms.
203     After describing and validating these features, we present a case
204     study by which we demonstrate the usefulness of SimGrid for
205     conducting scheduling research.
206
207
208 \li <b>A Network Model for Simulation of Grid Application</b>\n
209     by <em>Henri Casanova and Loris Marchal</em>\n
210     \anchor paper_tcp
211     In this work we investigate network models that can be
212     potentially employed in the simulation of scheduling algorithms for
213     distributed computing applications. We seek to develop a model of TCP
214     communication which is both high-level and realistic. Previous research
215     works show that accurate and global modeling of wide-area networks, such
216     as the Internet, faces a number of challenging issues. However, some
217     global models of fairness and bandwidth-sharing exist, and can be link
218     withthe behavior of TCP. Using both previous results and simulation (with
219     NS), we attempt to understand the macroscopic behavior of
220     TCP communications. We then propose a global model of the network for the
221     Grid platform. We perform partial validation of this model in
222     simulation. The model leads to an algorithm for computing
223     bandwidth-sharing. This algorithm can then be implemented as part of Grid
224     application simulations. We provide such an implementation for the
225     SimGrid simulation toolkit.\n
226     ftp://ftp.ens-lyon.fr/pub/LIP/Rapports/RR/RR2002/RR2002-40.ps.gz
227
228
229 \li <b>MetaSimGrid : Towards realistic scheduling simulation of
230         distributed applications</b>\n
231     by <em>Arnaud Legrand and Julien Lerouge</em>\n
232     Most scheduling problems are already hard on homogeneous
233     platforms, they become quite intractable in an heterogeneous
234     framework such as a metacomputing grid. In the best cases, a
235     guaranteed heuristic can be found, but most of the time, it is
236     not possible. Real experiments or simulations are often
237     involved to test or to compare heuristics. However, on a
238     distributed heterogeneous platform, such experiments are
239     technically difficult to drive, because of the genuine
240     instability of the platform. It is almost impossible to
241     guarantee that a platform which is not dedicated to the
242     experiment, will remain exactly the same between two tests,
243     thereby forbidding any meaningful comparison. Simulations are
244     then used to replace real experiments, so as to ensure the
245     reproducibility of measured data. A key issue is the
246     possibility to run the simulations against a realistic
247     environment. The main idea of trace-based simulation is to
248     record the platform parameters today, and to simulate the
249     algorithms tomorrow, against the recorded data: even though it
250     is not the current load of the platform, it is realistic,
251     because it represents a fair summary of what happened
252     previously. A good example of a trace-based simulation tool is
253     SimGrid, a toolkit providing a set of core abstractions and
254     functionalities that can be used to easily build simulators for
255     specific application domains and/or computing environment
256     topologies. Nevertheless, SimGrid lacks a number of convenient
257     features to craft simulations of a distributed application
258     where scheduling decisions are not taken by a single
259     process. Furthermore, modeling a complex platform by hand is
260     fastidious for a few hosts and is almost impossible for a real
261     grid. This report is a survey on simulation for scheduling
262     evaluation purposes and present MetaSimGrid, a simulator built
263     on top of SimGrid.\n
264     ftp://ftp.ens-lyon.fr/pub/LIP/Rapports/RR/RR2002/RR2002-28.ps.gz
265
266 \li <b>SimGrid: A Toolkit for the Simulation of Application
267         Scheduling</b>\n
268     by <em>Henri Casanova</em>\n
269     Advances in hardware and software technologies have made it
270     possible to deploy parallel applications over increasingly large
271     sets of distributed resources. Consequently, the study of
272     scheduling algorithms for such applications has been an active area
273     of research. Given the nature of most scheduling problems one must
274     resort to simulation to effectively evaluate and compare their
275     efficacy over a wide range of scenarios. It has thus become
276     necessary to simulate those algorithms for increasingly complex
277     distributed, dynamic, heterogeneous environments. In this paper we
278     present SimGrid, a simulation toolkit for the study of scheduling
279     algorithms for distributed application. This paper gives the main
280     concepts and models behind SimGrid, describes its API and
281     highlights current implementation issues. We also give some
282     experimental results and describe work that builds on SimGrid's
283     functionalities.\n
284     http://grail.sdsc.edu/papers/simgrid_ccgrid01.ps.gz
285
286 \subsection research Papers using SimGrid results
287
288 \li <b>Optimal algorithms for scheduling divisible workloads on
289        heterogeneous systems</b>\n
290     by <em>Olivier Beaumont and Arnaud Legrand and Yves Robert</em>\n
291    In this paper, we discuss several algorithms for scheduling
292    divisible loads on heterogeneous systems. Our main contributions
293    are (i) new optimality results for single-round algorithms and (ii)
294    the design of an asymptotically optimal multi-round algorithm. This
295    multi-round algorithm automatically performs resource selection, a
296    difficult task that was previously left to the user. Because it is
297    periodic, it is simpler to implement, and more robust to changes in
298    the speeds of processors or communication links. On the theoretical
299    side, to the best of our knowledge, this is the first published
300    result assessing the absolute performance of a multi-round
301    algorithm.  On the practical side, extensive simulations reveal
302    that our multi-round algorithm outperforms existing solutions on a
303    large variety of platforms, especially when the
304    communication-to-computation ratio is not very high (the difficult
305    case).\n
306    ftp://ftp.ens-lyon.fr/pub/LIP/Rapports/RR/RR2002/RR2002-36.ps.gz
307 \li <b>On-line Parallel Tomography</b>\n
308     by <em>Shava Smallen</em>\n
309     Masters Thesis, UCSD, May 2001
310 \li <b>Applying Scheduling and Tuning to On-line Parallel Tomography </b>\n
311      by <em>Shava Smallen, Henri Casanova, Francine Berman</em>\n
312      in Proceedings of Supercomputing 2001
313 \li <b>Heuristics for Scheduling Parameter Sweep applications in
314          Grid environments</b>\n
315     by <em>Henri Casanova, Arnaud Legrand, Dmitrii Zagorodnov and 
316             Francine Berman</em>\n
317     in Proceedings of the 9th Heterogeneous Computing workshop 
318     (HCW'2000), pp349-363.
319 */