src/surf/ptask_L07.cpp

   1 /* Copyright (c) 2007-2019. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include "ptask_L07.hpp"
   7 #include "surf/surf.hpp"
   8 #include "xbt/config.hpp"
   9
  10 #include <unordered_set>
  11
  12 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(surf_host);
  13 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
  14
  15 /**************************************/
  16 /*** Resource Creation & Destruction **/
  17 /**************************************/
  18 void surf_host_model_init_ptask_L07()
  19 {
  20   XBT_CINFO(xbt_cfg,"Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
  21   xbt_assert(not surf_cpu_model_pm, "Cannot switch to ptasks: CPU model already defined");
  22   xbt_assert(not surf_network_model, "Cannot switch to ptasks: network model already defined");
  23
  24   surf_host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
  25   all_existing_models.push_back(surf_host_model);
  26 }
  27
  28 namespace simgrid {
  29 namespace surf {
  30
  31 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel() {
  32   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
  33   set_maxmin_system(maxmin_system);
  34   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
  35   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
  36 }
  37
  38 HostL07Model::~HostL07Model()
  39 {
  40   delete surf_network_model;
  41   delete surf_cpu_model_pm;
  42 }
  43
  44 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  45     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  46 {
  47   set_maxmin_system(sys);
  48 }
  49
  50 CpuL07Model::~CpuL07Model()
  51 {
  52   set_maxmin_system(nullptr);
  53 }
  54
  55 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  56     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  57 {
  58   set_maxmin_system(sys);
  59   loopback_ = NetworkL07Model::create_link("__loopback__", 498000000, 0.000015, s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE);
  60 }
  61
  62 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
  63 {
  64   set_maxmin_system(nullptr);
  65 }
  66
  67 double HostL07Model::next_occuring_event(double now)
  68 {
  69   double min = HostModel::next_occuring_event_full(now);
  70   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
  71     const L07Action& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
  72     if (net_action.latency_ > 0 && (min < 0 || net_action.latency_ < min)) {
  73       min = net_action.latency_;
  74       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
  75     }
  76   }
  77   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
  78
  79   return min;
  80 }
  81
  82 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
  83 {
  84   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
  85     L07Action& action = static_cast<L07Action&>(*it);
  86     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
  87     if (action.latency_ > 0) {
  88       if (action.latency_ > delta) {
  89         double_update(&(action.latency_), delta, sg_surf_precision);
  90       } else {
  91         action.latency_ = 0.0;
  92       }
  93       if ((action.latency_ <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
  94         action.updateBound();
  95         get_maxmin_system()->update_variable_weight(action.get_variable(), 1.0);
  96         action.set_last_update();
  97       }
  98     }
  99     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
 100               action.get_variable()->get_value() * delta);
 101     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
 102     action.update_max_duration(delta);
 103
 104     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
 105
 106     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
 107      *  - The amount of remaining work reached 0
 108      *  - The max duration was reached
 109      * If it's not done, it may have failed.
 110      */
 111
 112     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_weight() > 0)) ||
 113         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
 114       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
 115       continue;
 116     }
 117
 118     /* Need to check that none of the model has failed */
 119     int i                         = 0;
 120     kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 121     while (cnst != nullptr) {
 122       i++;
 123       void* constraint_id = cnst->get_id();
 124       if (not static_cast<simgrid::kernel::resource::Resource*>(constraint_id)->is_on()) {
 125         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
 126         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
 127         break;
 128       }
 129       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 130     }
 131   }
 132 }
 133
 134 kernel::resource::Action* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 135                                                          const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
 136                                                          double rate)
 137 {
 138   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 139 }
 140
 141 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 142                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
 143     : CpuAction(model, 1, 0), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
 144 {
 145   size_t link_nb      = 0;
 146   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
 147   double latency = 0.0;
 148   this->set_last_update();
 149
 150   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
 151
 152   if (flops_amount != nullptr)
 153     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
 154
 155   /* Compute the number of affected resources... */
 156   if(bytes_amount != nullptr) {
 157     std::unordered_set<const char*> affected_links;
 158
 159     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 160       if (bytes_amount[k] <= 0)
 161         continue;
 162
 163       double lat = 0.0;
 164       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 165       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
 166       latency = std::max(latency, lat);
 167
 168       for (auto const& link : route)
 169         affected_links.insert(link->get_cname());
 170     }
 171
 172     link_nb = affected_links.size();
 173   }
 174
 175   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
 176   latency_ = latency;
 177
 178   set_variable(
 179       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
 180
 181   if (latency_ > 0)
 182     model->get_maxmin_system()->update_variable_weight(get_variable(), 0.0);
 183
 184   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
 185    * communication either */
 186   for (size_t i = 0; i < host_list.size(); i++)
 187     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
 188                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
 189
 190   if (bytes_amount != nullptr) {
 191     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 192       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
 193         continue;
 194       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 195       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
 196
 197       for (auto const& link : route)
 198         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
 199     }
 200   }
 201
 202   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
 203     this->set_cost(1.0);
 204     this->set_remains(0.0);
 205   }
 206 }
 207
 208 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
 209 {
 210   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
 211   double* flops_amount = new double[2]();
 212   double* bytes_amount = new double[4]();
 213
 214   bytes_amount[1] = size;
 215
 216   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 217   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 218   return res;
 219 }
 220
 221 Cpu* CpuL07Model::create_cpu(simgrid::s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate, int core)
 222 {
 223   return new CpuL07(this, host, speed_per_pstate, core);
 224 }
 225
 226 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, double bandwidth, double latency,
 227                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
 228 {
 229   return new LinkL07(this, name, bandwidth, latency, policy);
 230 }
 231
 232 /************
 233  * Resource *
 234  ************/
 235
 236 CpuL07::CpuL07(CpuL07Model* model, simgrid::s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate, int core)
 237     : Cpu(model, host, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, speed_per_pstate.front()), speed_per_pstate,
 238           core)
 239 {
 240 }
 241
 242 CpuL07::~CpuL07()=default;
 243
 244 LinkL07::LinkL07(NetworkL07Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency,
 245                  s4u::Link::SharingPolicy policy)
 246     : LinkImpl(model, name, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, bandwidth))
 247 {
 248   bandwidth_.peak = bandwidth;
 249   latency_.peak   = latency;
 250
 251   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
 252     get_constraint()->unshare();
 253
 254   s4u::Link::on_creation(this->piface_);
 255 }
 256
 257 kernel::resource::Action* CpuL07::execution_start(double size)
 258 {
 259   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_host()};
 260
 261   double* flops_amount = new double[host_list.size()]();
 262   flops_amount[0] = size;
 263
 264   kernel::resource::Action* res =
 265       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
 266   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 267   return res;
 268 }
 269
 270 kernel::resource::Action* CpuL07::sleep(double duration)
 271 {
 272   L07Action *action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
 273   action->set_max_duration(duration);
 274   action->set_suspend_state(kernel::resource::Action::SuspendStates::SLEEPING);
 275   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_weight(action->get_variable(), 0.0);
 276
 277   return action;
 278 }
 279
 280 bool CpuL07::is_used()
 281 {
 282   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 283 }
 284
 285 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
 286 void CpuL07::on_speed_change()
 287 {
 288   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
 289   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 290
 291   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
 292   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 293     kernel::resource::Action* action = static_cast<kernel::resource::Action*>(var->get_id());
 294
 295     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
 296   }
 297
 298   Cpu::on_speed_change();
 299 }
 300
 301 bool LinkL07::is_used()
 302 {
 303   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 304 }
 305
 306 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 307 {
 308   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
 309   if (triggered == speed_.event) {
 310     speed_.scale = value;
 311     on_speed_change();
 312     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
 313
 314   } else if (triggered == state_event_) {
 315     if (value > 0) {
 316       if (not is_on()) {
 317         XBT_VERB("Restart processes on host %s", get_host()->get_cname());
 318         get_host()->turn_on();
 319       }
 320     } else
 321       get_host()->turn_off();
 322     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 323
 324   } else {
 325     xbt_die("Unknown event!\n");
 326   }
 327 }
 328
 329 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 330 {
 331   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
 332   if (triggered == bandwidth_.event) {
 333     set_bandwidth(value);
 334     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
 335
 336   } else if (triggered == latency_.event) {
 337     set_latency(value);
 338     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
 339
 340   } else if (triggered == state_event_) {
 341     if (value > 0)
 342       turn_on();
 343     else
 344       turn_off();
 345     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 346
 347   } else {
 348     xbt_die("Unknown event ! \n");
 349   }
 350 }
 351
 352 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
 353 {
 354   bandwidth_.peak = value;
 355   LinkImpl::on_bandwidth_change();
 356
 357   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
 358 }
 359
 360 void LinkL07::set_latency(double value)
 361 {
 362   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
 363   L07Action *action;
 364   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 365
 366   latency_.peak = value;
 367   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 368     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 369     action->updateBound();
 370   }
 371 }
 372 LinkL07::~LinkL07() = default;
 373
 374 /**********
 375  * Action *
 376  **********/
 377
 378 L07Action::~L07Action()
 379 {
 380   if (free_arrays_) {
 381     delete[] computationAmount_;
 382     delete[] communicationAmount_;
 383   }
 384 }
 385
 386 void L07Action::updateBound()
 387 {
 388   double lat_current = 0.0;
 389
 390   size_t host_count = hostList_.size();
 391
 392   if (communicationAmount_ != nullptr) {
 393     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
 394       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
 395
 396         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
 397           double lat = 0.0;
 398           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 399           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 400
 401           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
 402         }
 403       }
 404     }
 405   }
 406   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
 407   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
 408   if ((latency_ <= 0.0) && is_running()) {
 409     if (rate_ < 0)
 410       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
 411     else
 412       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
 413   }
 414 }
 415
 416 }
 417 }