src/surf/surf.c

   1 /* Copyright (c) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include <ctype.h>
   8
   9 #include "surf_private.h"
  10 #include "xbt/module.h"
  11 #include "mc/mc.h"
  12 #include "surf/surf_resource.h"
  13 #include "xbt/xbt_os_thread.h"
  14
  15 XBT_LOG_NEW_CATEGORY(surf, "All SURF categories");
  16 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_kernel, surf,
  17                                 "Logging specific to SURF (kernel)");
  18
  19 /* Additional declarations for Windows portability. */
  20
  21 #ifndef MAX_DRIVE
  22 #define MAX_DRIVE 26
  23 #endif
  24
  25 #ifdef _XBT_WIN32
  26 #include <windows.h>
  27 static const char *disk_drives_letter_table[MAX_DRIVE] = {
  28   "A:\\",
  29   "B:\\",
  30   "C:\\",
  31   "D:\\",
  32   "E:\\",
  33   "F:\\",
  34   "G:\\",
  35   "H:\\",
  36   "I:\\",
  37   "J:\\",
  38   "K:\\",
  39   "L:\\",
  40   "M:\\",
  41   "N:\\",
  42   "O:\\",
  43   "P:\\",
  44   "Q:\\",
  45   "R:\\",
  46   "S:\\",
  47   "T:\\",
  48   "U:\\",
  49   "V:\\",
  50   "W:\\",
  51   "X:\\",
  52   "Y:\\",
  53   "Z:\\"
  54 };
  55 #endif                          /* #ifdef _XBT_WIN32 */
  56
  57 /*
  58  * Returns the initial path. On Windows the initial path is
  59  * the current directory for the current process in the other
  60  * case the function returns "./" that represents the current
  61  * directory on Unix/Linux platforms.
  62  */
  63
  64 const char *__surf_get_initial_path(void)
  65 {
  66
  67 #ifdef _XBT_WIN32
  68   unsigned i;
  69   char current_directory[MAX_PATH + 1] = { 0 };
  70   unsigned int len = GetCurrentDirectory(MAX_PATH + 1, current_directory);
  71   char root[4] = { 0 };
  72
  73   if (!len)
  74     return NULL;
  75
  76   strncpy(root, current_directory, 3);
  77
  78   for (i = 0; i < MAX_DRIVE; i++) {
  79     if (toupper(root[0]) == disk_drives_letter_table[i][0])
  80       return disk_drives_letter_table[i];
  81   }
  82
  83   return NULL;
  84 #else
  85   return "./";
  86 #endif
  87 }
  88
  89 /* The __surf_is_absolute_file_path() returns 1 if
  90  * file_path is a absolute file path, in the other
  91  * case the function returns 0.
  92  */
  93 int __surf_is_absolute_file_path(const char *file_path)
  94 {
  95 #ifdef _XBT_WIN32
  96   WIN32_FIND_DATA wfd = { 0 };
  97   HANDLE hFile = FindFirstFile(file_path, &wfd);
  98
  99   if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
 100     return 0;
 101
 102   FindClose(hFile);
 103   return 1;
 104 #else
 105   return (file_path[0] == '/');
 106 #endif
 107 }
 108
 109 double NOW = 0;
 110
 111 xbt_dynar_t model_list = NULL;
 112 tmgr_history_t history = NULL;
 113 lmm_system_t maxmin_system = NULL;
 114 xbt_dynar_t surf_path = NULL;
 115
 116 /* Don't forget to update the option description in smx_config when you change this */
 117 s_surf_model_description_t surf_network_model_description[] = {
 118   {"LV08",
 119    "Realistic network analytic model (slow-start modeled by multiplying latency by 10.4, bandwidth by .92; bottleneck sharing uses a payload of S=8775 for evaluating RTT). ",
 120    surf_network_model_init_LegrandVelho},
 121   {"Constant",
 122    "Simplistic network model where all communication take a constant time (one second). This model provides the lowest realism, but is (marginally) faster.",
 123    surf_network_model_init_Constant},
 124   {"SMPI",
 125    "Realistic network model specifically tailored for HPC settings (accurate modeling of slow start with correction factors on three intervals: < 1KiB, < 64 KiB, >= 64 KiB)",
 126    surf_network_model_init_SMPI},
 127   {"CM02",
 128    "Legacy network analytic model (Very similar to LV08, but without corrective factors. The timings of small messages are thus poorly modeled).",
 129    surf_network_model_init_CM02},
 130 #ifdef HAVE_GTNETS
 131   {"GTNets",
 132    "Network pseudo-model using the GTNets simulator instead of an analytic model",
 133    surf_network_model_init_GTNETS},
 134 #endif
 135 #ifdef HAVE_NS3
 136   {"NS3",
 137    "Network pseudo-model using the NS3 tcp model instead of an analytic model",
 138         surf_network_model_init_NS3},
 139 #endif
 140   {"Reno",
 141    "Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of lmm_solve (experts only; check the code for more info).",
 142    surf_network_model_init_Reno},
 143   {"Reno2",
 144    "Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of lmm_solve (experts only; check the code for more info).",
 145    surf_network_model_init_Reno2},
 146   {"Vegas",
 147    "Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of lmm_solve (experts only; check the code for more info).",
 148    surf_network_model_init_Vegas},
 149   {NULL, NULL, NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 150 };
 151
 152 s_surf_model_description_t surf_cpu_model_description[] = {
 153   {"Cas01",
 154    "Simplistic CPU model (time=size/power).",
 155    surf_cpu_model_init_Cas01},
 156   {NULL, NULL,  NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 157 };
 158
 159 s_surf_model_description_t surf_workstation_model_description[] = {
 160   {"default",
 161    "Default workstation model. Currently, CPU:Cas01 and network:LV08 (with cross traffic enabled)",
 162    surf_workstation_model_init_current_default},
 163   {"compound",
 164    "Workstation model that is automatically chosen if you change the network and CPU models",
 165    surf_workstation_model_init_compound},
 166   {"ptask_L07", "Workstation model somehow similar to Cas01+CM02 but allowing parallel tasks",
 167    surf_workstation_model_init_ptask_L07},
 168   {NULL, NULL, NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 169 };
 170
 171 s_surf_model_description_t surf_optimization_mode_description[] = {
 172   {"Lazy",
 173    "Lazy action management (partial invalidation in lmm + heap in action remaining).",
 174    NULL},
 175   {"TI",
 176    "Trace integration. Highly optimized mode when using availability traces (only available for the Cas01 CPU model for now).",
 177     NULL},
 178   {"Full",
 179    "Full update of remaining and variables. Slow but may be useful when debugging.",
 180    NULL},
 181   {NULL, NULL, NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 182 };
 183
 184 s_surf_model_description_t surf_storage_model_description[] = {
 185   {"default",
 186    "Simplistic storage model.",
 187    surf_storage_model_init_default},
 188   {NULL, NULL,  NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 189 };
 190
 191 #ifdef CONTEXT_THREADS
 192 static xbt_parmap_t surf_parmap = NULL; /* parallel map on models */
 193 #endif
 194
 195 static int surf_nthreads = 1;    /* number of threads of the parmap (1 means no parallelism) */
 196 static double *surf_mins = NULL; /* return value of share_resources for each model */
 197 static int surf_min_index;       /* current index in surf_mins */
 198 static double min;               /* duration determined by surf_solve */
 199
 200 static void surf_share_resources(surf_model_t model);
 201 static void surf_update_actions_state(surf_model_t model);
 202
 203 /** Displays the long description of all registered models, and quit */
 204 void model_help(const char *category, s_surf_model_description_t * table)
 205 {
 206   int i;
 207   printf("Long description of the %s models accepted by this simulator:\n",
 208          category);
 209   for (i = 0; table[i].name; i++)
 210     printf("  %s: %s\n", table[i].name, table[i].description);
 211 }
 212
 213 int find_model_description(s_surf_model_description_t * table,
 214                            const char *name)
 215 {
 216   int i;
 217   char *name_list = NULL;
 218
 219   for (i = 0; table[i].name; i++)
 220     if (!strcmp(name, table[i].name)) {
 221       return i;
 222     }
 223   name_list = strdup(table[0].name);
 224   for (i = 1; table[i].name; i++) {
 225     name_list =
 226         xbt_realloc(name_list,
 227                     strlen(name_list) + strlen(table[i].name) + 3);
 228     strcat(name_list, ", ");
 229     strcat(name_list, table[i].name);
 230   }
 231   xbt_die("Model '%s' is invalid! Valid models are: %s.", name, name_list);
 232   return -1;
 233 }
 234
 235 double generic_maxmin_share_resources(xbt_swag_t running_actions,
 236                                       size_t offset,
 237                                       lmm_system_t sys,
 238                                       void (*solve) (lmm_system_t))
 239 {
 240   surf_action_t action = NULL;
 241   double min = -1;
 242   double value = -1;
 243 #define VARIABLE(action) (*((lmm_variable_t*)(((char *) (action)) + (offset))))
 244
 245   solve(sys);
 246
 247   xbt_swag_foreach(action, running_actions) {
 248     value = lmm_variable_getvalue(VARIABLE(action));
 249     if ((value > 0) || (action->max_duration >= 0))
 250       break;
 251   }
 252
 253   if (!action)
 254     return -1.0;
 255
 256   if (value > 0) {
 257     if (action->remains > 0)
 258       min = action->remains / value;
 259     else
 260       min = 0.0;
 261     if ((action->max_duration >= 0) && (action->max_duration < min))
 262       min = action->max_duration;
 263   } else
 264     min = action->max_duration;
 265
 266
 267   for (action = xbt_swag_getNext(action, running_actions->offset);
 268        action;
 269        action = xbt_swag_getNext(action, running_actions->offset)) {
 270     value = lmm_variable_getvalue(VARIABLE(action));
 271     if (value > 0) {
 272       if (action->remains > 0)
 273         value = action->remains / value;
 274       else
 275         value = 0.0;
 276       if (value < min) {
 277         min = value;
 278         XBT_DEBUG("Updating min (value) with %p: %f", action, min);
 279       }
 280     }
 281     if ((action->max_duration >= 0) && (action->max_duration < min)) {
 282       min = action->max_duration;
 283       XBT_DEBUG("Updating min (duration) with %p: %f", action, min);
 284     }
 285   }
 286   XBT_DEBUG("min value : %f", min);
 287
 288 #undef VARIABLE
 289   return min;
 290 }
 291
 292 static XBT_INLINE void routing_asr_host_free(void *p)
 293 {
 294   network_element_t elm = p;
 295   free(elm->name);
 296   xbt_free(elm);
 297 }
 298
 299 void surf_init(int *argc, char **argv)
 300 {
 301   XBT_DEBUG("Create all Libs");
 302   host_lib = xbt_lib_new();
 303   link_lib = xbt_lib_new();
 304   as_router_lib = xbt_lib_new();
 305   storage_lib = xbt_lib_new();
 306   storage_type_lib = xbt_lib_new();
 307
 308   XBT_DEBUG("ADD ROUTING LEVEL");
 309   ROUTING_HOST_LEVEL = xbt_lib_add_level(host_lib,routing_asr_host_free);
 310   ROUTING_ASR_LEVEL  = xbt_lib_add_level(as_router_lib,routing_asr_host_free);
 311   ROUTING_STORAGE_LEVEL = xbt_lib_add_level(storage_lib,xbt_free);
 312   ROUTING_STORAGE_HOST_LEVEL = xbt_lib_add_level(storage_lib,routing_storage_host_free);
 313   ROUTING_STORAGE_TYPE_LEVEL = xbt_lib_add_level(storage_type_lib,routing_storage_type_free);
 314
 315   XBT_DEBUG("ADD SURF LEVELS");
 316   SURF_CPU_LEVEL = xbt_lib_add_level(host_lib,surf_resource_free);
 317   SURF_WKS_LEVEL = xbt_lib_add_level(host_lib,surf_resource_free);
 318   SURF_LINK_LEVEL = xbt_lib_add_level(link_lib,surf_resource_free);
 319   SURF_STORAGE_LEVEL = xbt_lib_add_level(storage_lib,surf_resource_free);
 320
 321   xbt_init(argc, argv);
 322   if (!model_list)
 323     model_list = xbt_dynar_new(sizeof(surf_model_private_t), NULL);
 324   if (!history)
 325     history = tmgr_history_new();
 326
 327   surf_config_init(argc, argv);
 328   surf_action_init();
 329   if (MC_IS_ENABLED)
 330     MC_memory_init();
 331 }
 332
 333 #ifdef _XBT_WIN32
 334 # define FILE_DELIM "\\"
 335 #else
 336 # define FILE_DELIM "/"         /* FIXME: move to better location */
 337 #endif
 338
 339 FILE *surf_fopen(const char *name, const char *mode)
 340 {
 341   unsigned int cpt;
 342   char *path_elm = NULL;
 343   char *buff;
 344   FILE *file = NULL;
 345
 346   xbt_assert(name);
 347
 348   if (__surf_is_absolute_file_path(name))       /* don't mess with absolute file names */
 349     return fopen(name, mode);
 350
 351   /* search relative files in the path */
 352   xbt_dynar_foreach(surf_path, cpt, path_elm) {
 353     buff = bprintf("%s" FILE_DELIM "%s", path_elm, name);
 354     file = fopen(buff, mode);
 355     free(buff);
 356
 357     if (file)
 358       return file;
 359   }
 360   return NULL;
 361 }
 362
 363 void surf_exit(void)
 364 {
 365   unsigned int iter;
 366   surf_model_t model = NULL;
 367
 368   surf_config_finalize();
 369
 370   xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model)
 371       model->model_private->finalize();
 372   xbt_dynar_free(&model_list);
 373   routing_exit();
 374
 375   if (maxmin_system) {
 376     lmm_system_free(maxmin_system);
 377     maxmin_system = NULL;
 378   }
 379   if (history) {
 380     tmgr_history_free(history);
 381     history = NULL;
 382   }
 383   surf_action_exit();
 384
 385 #ifdef CONTEXT_THREADS
 386   xbt_parmap_destroy(surf_parmap);
 387   xbt_free(surf_mins);
 388   surf_mins = NULL;
 389 #endif
 390
 391   xbt_dynar_free(&surf_path);
 392
 393   xbt_lib_free(&host_lib);
 394   xbt_lib_free(&link_lib);
 395   xbt_lib_free(&as_router_lib);
 396   xbt_lib_free(&storage_lib);
 397   xbt_lib_free(&storage_type_lib);
 398
 399   tmgr_finalize();
 400   surf_parse_lex_destroy();
 401   surf_parse_free_callbacks();
 402
 403   NOW = 0;                      /* Just in case the user plans to restart the simulation afterward */
 404 }
 405
 406 void surf_presolve(void)
 407 {
 408   double next_event_date = -1.0;
 409   tmgr_trace_event_t event = NULL;
 410   double value = -1.0;
 411   surf_resource_t resource = NULL;
 412   surf_model_t model = NULL;
 413   unsigned int iter;
 414
 415   XBT_DEBUG
 416       ("First Run! Let's \"purge\" events and put models in the right state");
 417   while ((next_event_date = tmgr_history_next_date(history)) != -1.0) {
 418     if (next_event_date > NOW)
 419       break;
 420     while ((event =
 421             tmgr_history_get_next_event_leq(history, next_event_date,
 422                                             &value,
 423                                             (void **) &resource))) {
 424       resource->model->model_private->update_resource_state(resource,
 425                                                             event, value,
 426                                                             NOW);
 427     }
 428   }
 429   xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model)
 430       model->model_private->update_actions_state(NOW, 0.0);
 431 }
 432
 433 double surf_solve(double max_date)
 434 {
 435   min = -1.0; /* duration */
 436   double next_event_date = -1.0;
 437   double model_next_action_end = -1.0;
 438   double value = -1.0;
 439   surf_resource_t resource = NULL;
 440   surf_model_t model = NULL;
 441   tmgr_trace_event_t event = NULL;
 442   unsigned int iter;
 443
 444   if (max_date != -1.0 && max_date != NOW) {
 445     min = max_date - NOW;
 446   }
 447
 448   XBT_DEBUG("Looking for next action end for all models except NS3");
 449
 450   if (surf_mins == NULL) {
 451     surf_mins = xbt_new(double, xbt_dynar_length(model_list));
 452   }
 453   surf_min_index = 0;
 454
 455
 456   if (surf_get_nthreads() > 1) {
 457     /* parallel version */
 458 #ifdef CONTEXT_THREADS
 459     xbt_parmap_apply(surf_parmap, (void_f_pvoid_t) surf_share_resources, model_list);
 460 #endif
 461   }
 462   else {
 463     /* sequential version */
 464     xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model) {
 465       surf_share_resources(model);
 466     }
 467   }
 468
 469   unsigned i;
 470   for (i = 0; i < xbt_dynar_length(model_list); i++) {
 471     if ((min < 0.0 || surf_mins[i] < min)
 472         && surf_mins[i] >= 0.0) {
 473       min = surf_mins[i];
 474     }
 475   }
 476
 477   XBT_DEBUG("Min for resources (remember that NS3 dont update that value) : %f", min);
 478
 479   XBT_DEBUG("Looking for next trace event");
 480
 481   do {
 482     XBT_DEBUG("Next TRACE event : %f", next_event_date);
 483
 484     next_event_date = tmgr_history_next_date(history);
 485
 486     if(surf_network_model->name && !strcmp(surf_network_model->name,"network NS3")){
 487       if(next_event_date!=-1.0 && min!=-1.0) {
 488         min = MIN(next_event_date - NOW, min);
 489       } else{
 490         min = MAX(next_event_date - NOW, min);
 491       }
 492
 493       XBT_DEBUG("Run for NS3 at most %f", min);
 494       // run until min or next flow
 495       model_next_action_end = surf_network_model->model_private->share_resources(min);
 496
 497       XBT_DEBUG("Min for NS3 : %f", model_next_action_end);
 498       if(model_next_action_end>=0.0)
 499         min = model_next_action_end;
 500     }
 501
 502     if (next_event_date == -1.0) {
 503         XBT_DEBUG("no next TRACE event. Stop searching for it");
 504         break;
 505     }
 506
 507     if ((min != -1.0) && (next_event_date > NOW + min)) break;
 508
 509     XBT_DEBUG("Updating models");
 510     while ((event =
 511             tmgr_history_get_next_event_leq(history, next_event_date,
 512                                             &value,
 513                                             (void **) &resource))) {
 514       if (resource->model->model_private->resource_used(resource)) {
 515         min = next_event_date - NOW;
 516         XBT_DEBUG
 517             ("This event will modify model state. Next event set to %f",
 518              min);
 519       }
 520       /* update state of model_obj according to new value. Does not touch lmm.
 521          It will be modified if needed when updating actions */
 522       XBT_DEBUG("Calling update_resource_state for resource %s with min %lf",
 523              resource->model->name, min);
 524       resource->model->model_private->update_resource_state(resource,
 525                                                             event, value,
 526                                                             NOW + min);
 527     }
 528   } while (1);
 529
 530   /* FIXME: Moved this test to here to avoid stopping simulation if there are actions running on cpus and all cpus are with availability = 0.
 531    * This may cause an infinite loop if one cpu has a trace with periodicity = 0 and the other a trace with periodicity > 0.
 532    * The options are: all traces with same periodicity(0 or >0) or we need to change the way how the events are managed */
 533   if (min == -1.0) {
 534         XBT_DEBUG("No next event at all. Bail out now.");
 535     return -1.0;
 536   }
 537
 538   XBT_DEBUG("Duration set to %f", min);
 539
 540   NOW = NOW + min;
 541
 542   if (surf_get_nthreads() > 1) {
 543     /* parallel version */
 544 #ifdef CONTEXT_THREADS
 545     xbt_parmap_apply(surf_parmap, (void_f_pvoid_t) surf_update_actions_state, model_list);
 546 #endif
 547   }
 548   else {
 549     /* sequential version */
 550     xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model) {
 551       surf_update_actions_state(model);
 552     }
 553   }
 554
 555 #ifdef HAVE_TRACING
 556   TRACE_paje_dump_buffer (0);
 557 #endif
 558
 559   return min;
 560 }
 561
 562 XBT_INLINE double surf_get_clock(void)
 563 {
 564   return NOW;
 565 }
 566
 567 static void surf_share_resources(surf_model_t model)
 568 {
 569   double next_action_end = -1.0;
 570   int i = __sync_fetch_and_add(&surf_min_index, 1);
 571   if (strcmp(model->name,"network NS3")) {
 572     XBT_DEBUG("Running for Resource [%s]", model->name);
 573     next_action_end = model->model_private->share_resources(NOW);
 574     XBT_DEBUG("Resource [%s] : next action end = %f",
 575         model->name, next_action_end);
 576   }
 577   surf_mins[i] = next_action_end;
 578 }
 579
 580 static void surf_update_actions_state(surf_model_t model)
 581 {
 582   model->model_private->update_actions_state(NOW, min);
 583 }
 584
 585 /**
 586  * \brief Returns the number of parallel threads used to update the models.
 587  * \return the number of threads (1 means no parallelism)
 588  */
 589 int surf_get_nthreads(void) {
 590   return surf_nthreads;
 591 }
 592
 593 /**
 594  * \brief Sets the number of parallel threads used to update the models.
 595  *
 596  * A value of 1 means no parallelism.
 597  *
 598  * \param nb_threads the number of threads to use
 599  */
 600 void surf_set_nthreads(int nthreads) {
 601
 602   if (nthreads<=0) {
 603      nthreads = xbt_os_get_numcores();
 604      XBT_INFO("Auto-setting surf/nthreads to %d",nthreads);
 605   }
 606
 607 #ifdef CONTEXT_THREADS
 608   xbt_parmap_destroy(surf_parmap);
 609   surf_parmap = NULL;
 610 #endif
 611
 612   if (nthreads > 1) {
 613 #ifdef CONTEXT_THREADS
 614     surf_parmap = xbt_parmap_new(nthreads, XBT_PARMAP_DEFAULT);
 615 #else
 616     THROWF(arg_error, 0, "Cannot activate parallel threads in Surf: your architecture does not support threads");
 617 #endif
 618   }
 619
 620   surf_nthreads = nthreads;
 621 }