Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
please clang
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2017. The SimGrid Team.
2  * All rights reserved.                                                     */
3
4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
6
7 /* TODO:
8  * 1. add the support of trace
9  * 2. use parallel tasks to simulate CPU overhead and remove the experimental code generating micro computation tasks
10  */
11
12 #include <xbt/ex.hpp>
13
14 #include "src/instr/instr_private.hpp"
15 #include "src/msg/msg_private.hpp"
16 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
17 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
18
19 #include "simgrid/host.h"
20 #include "simgrid/simix.hpp"
21 #include "xbt/string.hpp"
22
23 extern "C" {
24
25 struct s_dirty_page {
26   double prev_clock     = 0.0;
27   double prev_remaining = 0.0;
28   msg_task_t task       = nullptr;
29 };
30 typedef s_dirty_page* dirty_page_t;
31
32 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
33
34 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
35 const char* MSG_vm_get_name(msg_vm_t vm)
36 {
37   return vm->getCname();
38 }
39
40 /** \ingroup m_vm_management
41  * \brief Set the parameters of a given host
42  *
43  * \param vm a vm
44  * \param params a parameter object
45  */
46 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
47 {
48   vm->setParameters(params);
49 }
50
51 /** \ingroup m_vm_management
52  * \brief Get the parameters of a given host
53  *
54  * \param vm the vm you are interested into
55  * \param params a prameter object
56  */
57 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
58 {
59   vm->getParameters(params);
60 }
61
62 void MSG_vm_set_ramsize(msg_vm_t vm, size_t size)
63 {
64   vm->setRamsize(size);
65 }
66 size_t MSG_vm_get_ramsize(msg_vm_t vm)
67 {
68   return vm->getRamsize();
69 }
70
71 /* **** Check state of a VM **** */
72 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
73 {
74   return vm->pimpl_vm_ != nullptr && vm->pimpl_vm_->getState() == state;
75 }
76
77 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
78  *  @ingroup msg_VMs
79  */
80 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
81 {
82   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
83 }
84
85 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
86  *  @ingroup msg_VMs
87  */
88 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
89 {
90   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
91 }
92
93 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
94  *  @ingroup msg_VMs
95  */
96 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
97 {
98   return vm->isMigrating();
99 }
100
101 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
102  *  @ingroup msg_VMs
103  */
104 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
105 {
106   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
107 }
108
109 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
110 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
111  *  @ingroup msg_VMs*
112  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
113  *  @param name      Must be unique
114  *  @param coreAmount Must be >= 1
115  *  @param ramsize   [TODO]
116  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
117  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
118  */
119 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int coreAmount, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
120 {
121   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
122
123   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
124
125   msg_vm_t vm = new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, coreAmount, static_cast<sg_size_t>(ramsize) * 1024 * 1024);
126   s_vm_params_t params;
127   params.skip_stage1  = 0;
128   params.skip_stage2  = 0;
129   params.max_downtime = 0.03;
130   params.mig_speed    = static_cast<double>(mig_netspeed) * 1024 * 1024; // mig_speed
131   params.dp_intensity = static_cast<double>(dp_intensity) / 100;
132   params.dp_cap       = vm->getRamsize() * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
133
134   XBT_DEBUG("migspeed : %f intensity mem : %d", params.mig_speed, dp_intensity);
135   vm->setParameters(&params);
136
137   return vm;
138 }
139
140 /** @brief Create a new VM object with the default parameters
141  *  @ingroup msg_VMs*
142  *
143  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
144  */
145 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
146 {
147   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
148              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
149
150   msg_vm_t vm = new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, 1);
151   s_vm_params_t params;
152   memset(&params, 0, sizeof(params));
153   vm->setParameters(&params);
154   return vm;
155 }
156 /** @brief Create a new VM object with the default parameters, but with a specified amount of cores
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_multicore(msg_host_t pm, const char* name, int coreAmount)
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   msg_vm_t vm = new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, coreAmount);
167   s_vm_params_t params;
168   memset(&params, 0, sizeof(params));
169   vm->setParameters(&params);
170   return vm;
171 }
172
173 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
174  *  @ingroup msg_VMs
175  */
176 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
177 {
178   if (vm->isMigrating())
179     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->getCname());
180
181   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
182   if (MSG_vm_is_running(vm))
183     MSG_vm_shutdown(vm);
184
185   /* Then, destroy the VM object */
186   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() { vm->destroy(); });
187
188   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
189     container_t container = simgrid::instr::Container::byName(vm->getName());
190     container->removeFromParent();
191     delete 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 (because of memory over-provisioning), an exception is generated.
199  */
200 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
201 {
202   vm->start();
203   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
204     simgrid::instr::StateType* state = simgrid::instr::Container::byName(vm->getName())->getState("MSG_VM_STATE");
205     state->addEntityValue("start", "0 0 1"); // start is blue
206     state->pushEvent("start");
207   }
208 }
209
210 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM.
211  *  @ingroup msg_VMs
212  *
213  * Any memory that they allocated will be leaked, unless you used #MSG_process_on_exit().
214  *
215  * No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep().
216  */
217 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
218 {
219   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
220   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, issuer]() { vm->pimpl_vm_->shutdown(issuer); });
221
222   // Make sure that processes in the VM are killed in this scheduling round before processing (eg with the VM destroy)
223   MSG_process_sleep(0.);
224 }
225
226 static std::string get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
227 {
228   return std::string("__pr_mig_tx:") + vm->getCname() + "(" + src_pm->getCname() + "-" + dst_pm->getCname() + ")";
229 }
230
231 static std::string get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
232 {
233   return std::string("__pr_mig_rx:") + vm->getCname() + "(" + src_pm->getCname() + "-" + dst_pm->getCname() + ")";
234 }
235
236 static std::string get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
237 {
238   return std::string("__task_mig_stage") + std::to_string(stage) + ":" + vm->getCname() + "(" + src_pm->getCname() +
239          "-" + dst_pm->getCname() + ")";
240 }
241
242 struct migration_session {
243   msg_vm_t vm;
244   msg_host_t src_pm;
245   msg_host_t dst_pm;
246
247   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
248    * know the completion of the migration. */
249   std::string mbox_ctl;
250   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
251   std::string mbox;
252 };
253
254 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
255 {
256   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
257
258   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
259   migration_session* ms = static_cast<migration_session*>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
260
261   bool received_finalize = false;
262
263   std::string finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
264   while (not received_finalize) {
265     msg_task_t task = nullptr;
266     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox.c_str());
267
268     if (ret != MSG_OK) {
269       // An error occurred, clean the code and return
270       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
271       return 0;
272     }
273
274     if (finalize_task_name == task->name)
275       received_finalize = 1;
276
277     MSG_task_destroy(task);
278   }
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 = ms->vm;
287   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
288
289   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
290   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, dst_pm]() {
291     /* Update the vm location */
292     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
293     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
294
295     /* Update the vm location and resume it */
296     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
297     vm->pimpl_vm_->resume();
298   });
299
300
301   // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
302   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
303   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->getCname(), ms->src_pm->getCname(), ms->dst_pm->getCname());
304
305   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
306     static long long int counter = 0;
307     std::string key              = std::to_string(counter);
308     counter++;
309
310     // start link
311     container_t msg = simgrid::instr::Container::byName(vm->getName());
312     simgrid::instr::Container::getRoot()->getLink("MSG_VM_LINK")->startEvent(msg, "M", key);
313
314     // destroy existing container of this vm
315     container_t existing_container = simgrid::instr::Container::byName(vm->getName());
316     existing_container->removeFromParent();
317     delete existing_container;
318
319     // create new container on the new_host location
320     new simgrid::instr::Container(vm->getCname(), "MSG_VM", simgrid::instr::Container::byName(ms->dst_pm->getName()));
321
322     // end link
323     msg  = simgrid::instr::Container::byName(vm->getName());
324     simgrid::instr::Container::getRoot()->getLink("MSG_VM_LINK")->endEvent(msg, "M", key);
325   }
326
327   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
328   std::string task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
329   msg_task_t task       = MSG_task_create(task_name.c_str(), 0, 0, nullptr);
330   msg_error_t ret       = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl.c_str());
331   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
332     // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
333     // has been correctly migrated on the DST node
334     // TODO What does it mean ? What should we do ?
335     MSG_task_destroy(task);
336   } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
337     // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
338     MSG_task_destroy(task);
339   }
340
341   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
342   return 0;
343 }
344
345 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
346 {
347   vm->pimpl_vm_->dp_enabled = 1;
348   if (vm->pimpl_vm_->dp_objs.empty())
349     return;
350
351   for (auto const& elm : vm->pimpl_vm_->dp_objs) {
352     dirty_page_t dp    = elm.second;
353     double remaining = MSG_task_get_remaining_work_ratio(dp->task);
354     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
355     dp->prev_remaining = remaining;
356     XBT_DEBUG("%s@%s remaining %f", elm.first.c_str(), vm->getCname(), remaining);
357   }
358 }
359
360 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
361 {
362   vm->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
363 }
364
365 static double get_computed(const std::string& key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
366 {
367   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
368   double duration = clock - dp->prev_clock;
369
370   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key.c_str(), vm->getCname(), computed,
371             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
372
373   return computed;
374 }
375
376 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
377 {
378   double total = 0;
379
380   for (auto const& elm : vm->pimpl_vm_->dp_objs) {
381     const std::string& key = elm.first;
382     dirty_page_t dp  = elm.second;
383     double remaining       = MSG_task_get_remaining_work_ratio(dp->task);
384
385     double clock = MSG_get_clock();
386
387     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
388
389     dp->prev_remaining = remaining;
390     dp->prev_clock = clock;
391   }
392
393   total += vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks;
394
395   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
396             stage2_round_for_fancy_debug, total, vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks);
397
398   vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
399
400   return total;
401 }
402
403 // TODO Is this code redundant with the information provided by
404 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
405 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
406 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
407 {
408   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
409   if (vm == nullptr)
410     return;
411
412   double remaining = MSG_task_get_initial_flops_amount(task);
413   std::string key  = simgrid::xbt::string_printf("%s-%p", task->name, task);
414
415   dirty_page_t dp = new s_dirty_page;
416   dp->task = task;
417   if (vm->pimpl_vm_->dp_enabled) {
418     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
419     dp->prev_remaining = remaining;
420   }
421   vm->pimpl_vm_->dp_objs.insert({key, dp});
422   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key.c_str(), host->getCname(), remaining,
423             vm->pimpl_vm_->dp_enabled);
424 }
425
426 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
427 {
428   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
429   if (vm == nullptr)
430     return;
431
432   std::string key = simgrid::xbt::string_printf("%s-%p", task->name, task);
433   dirty_page_t dp = nullptr;
434   auto dp_obj     = vm->pimpl_vm_->dp_objs.find(key);
435   if (dp_obj != vm->pimpl_vm_->dp_objs.end())
436     dp = dp_obj->second;
437   xbt_assert(dp && dp->task == task);
438
439   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
440    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
441   if (vm->pimpl_vm_->dp_enabled) {
442     double remaining = MSG_task_get_remaining_work_ratio(task);
443     double clock = MSG_get_clock();
444     double updated = get_computed(key, vm, dp, remaining, clock); // was host instead of vm
445
446     vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
447   }
448
449   vm->pimpl_vm_->dp_objs.erase(key);
450   delete dp;
451
452   XBT_DEBUG("del %s on %s", key.c_str(), host->getCname());
453 }
454
455 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,
456                                      const std::string& mbox, int stage, int stage2_round, double mig_speed,
457                                      double timeout)
458 {
459   sg_size_t sent = 0;
460   std::string task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
461   msg_task_t task       = MSG_task_create(task_name.c_str(), 0, static_cast<double>(size), nullptr);
462
463   double clock_sta = MSG_get_clock();
464
465   msg_error_t ret;
466   if (mig_speed > 0)
467     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox.c_str(), timeout, mig_speed);
468   else
469     ret = MSG_task_send(task, mbox.c_str());
470
471   if (ret == MSG_OK) {
472     sent = size;
473   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
474     sg_size_t remaining = static_cast<sg_size_t>(MSG_task_get_remaining_communication(task));
475     sent = size - remaining;
476     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
477   }
478
479   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
480   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
481     XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
482     MSG_task_destroy(task);
483     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
484   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
485     XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
486     MSG_task_destroy(task);
487     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
488   }
489
490   double clock_end = MSG_get_clock();
491   double duration = clock_end - clock_sta;
492   double actual_speed = size / duration;
493
494   if (stage == 2)
495     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
496               actual_speed, mig_speed);
497   else
498     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
499               mig_speed);
500
501   return sent;
502 }
503
504 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
505 {
506   double updated_size = computed * dp_rate;
507   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
508   if (updated_size > dp_cap) {
509     updated_size = dp_cap;
510   }
511
512   return static_cast<sg_size_t>(updated_size);
513 }
514
515 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
516 {
517   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
518
519   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
520   migration_session* ms = static_cast<migration_session*>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
521
522   double host_speed = ms->vm->pimpl_vm_->getPm()->getSpeed();
523   s_vm_params_t params;
524   ms->vm->getParameters(&params);
525   const sg_size_t ramsize   = ms->vm->getRamsize();
526   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
527   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
528   const double dp_rate      = host_speed ? (params.mig_speed * params.dp_intensity) / host_speed : 1;
529   const double dp_cap       = params.dp_cap;
530   const double mig_speed    = params.mig_speed;
531   double max_downtime       = params.max_downtime;
532
533   double mig_timeout = 10000000.0;
534
535   size_t remaining_size = ramsize;
536   size_t threshold      = 0.0;
537
538   /* check parameters */
539   if (ramsize == 0)
540     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
541
542   if (max_downtime <= 0) {
543     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
544     max_downtime = 0.03;
545   }
546
547   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
548   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %zu", remaining_size);
549   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
550
551   double computed_during_stage1 = 0;
552   if (not skip_stage1) {
553     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
554
555     try {
556       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
557        * transfer exceeds the timeout value. */
558       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu bytes", ramsize);
559       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
560       remaining_size -= sent;
561       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
562
563       if (sent < ramsize) {
564         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
565         skip_stage2 = 1;
566       } else if (sent > ramsize)
567         XBT_CRITICAL("bug");
568
569     }
570     catch (xbt_ex& e) {
571       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
572       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
573       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
574       return 0;
575     }
576
577     double clock_post_send = MSG_get_clock();
578     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
579     if (mig_timeout < 0) {
580       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
581       skip_stage2 = 1;
582     }
583
584     /* estimate bandwidth */
585     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
586     threshold        = bandwidth * max_downtime;
587     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %zu", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
588   }
589
590
591   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
592   if (not skip_stage2) {
593
594     int stage2_round = 0;
595     for (;;) {
596
597       sg_size_t updated_size = 0;
598       if (stage2_round == 0) {
599         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
600         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
601       } else {
602         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
603         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
604       }
605
606       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
607                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
608
609       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
610       remaining_size += updated_size;
611       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %zu (%s threshold %zu)", stage2_round, remaining_size,
612                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
613       if (remaining_size < threshold)
614         break;
615
616       sg_size_t sent         = 0;
617       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
618       try {
619         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
620         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
621                                    mig_timeout);
622       } catch (xbt_ex& e) {
623         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
624         // code)
625         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
626         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
627         return 0;
628       }
629       double clock_post_send = MSG_get_clock();
630
631       if (sent == updated_size) {
632         /* timeout did not happen */
633         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
634         threshold        = bandwidth * max_downtime;
635         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %zu", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
636         remaining_size -= sent;
637         stage2_round += 1;
638         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
639         xbt_assert(mig_timeout > 0);
640
641       } else if (sent < updated_size) {
642         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
643          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
644         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
645                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
646         remaining_size -= sent;
647
648         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
649         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
650         remaining_size += updated_size;
651         break;
652       } else
653         XBT_CRITICAL("bug");
654     }
655   }
656
657   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
658   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %zu", remaining_size);
659   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = ms->vm->pimpl_vm_;
660   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
661   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
662   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
663   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
664
665   try {
666     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %zu bytes", remaining_size);
667     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, remaining_size, ms->mbox, 3, 0, mig_speed, -1);
668   }
669   catch(xbt_ex& e) {
670     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
671     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
672     ms->vm->pimpl_vm_->resume();
673     return 0;
674   }
675
676   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
677   // effectively the VM on the DST node.
678   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
679
680   return 0;
681 }
682
683 /** @brief Migrate the VM to the given host.
684  *  @ingroup msg_VMs
685  */
686 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
687 {
688   /* some thoughts:
689    * - One approach is ...
690    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
691    *   receive the state of the source
692    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
693    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
694    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
695    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
696    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
697    *
698    * - Another one is ...
699    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
700    *
701    * The second one would be easier.
702    */
703
704   msg_host_t src_pm = vm->pimpl_vm_->getPm();
705
706   if (src_pm->isOff())
707     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->getCname(), src_pm->getCname());
708   if (dst_pm->isOff())
709     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->getCname(), dst_pm->getCname());
710   if (not MSG_vm_is_running(vm))
711     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->getCname());
712   if (vm->isMigrating())
713     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->getCname());
714
715   vm->pimpl_vm_->isMigrating = true;
716
717   migration_session ms;
718   ms.vm     = vm;
719   ms.src_pm = src_pm;
720   ms.dst_pm = dst_pm;
721
722   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
723    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
724   ms.mbox_ctl =
725       simgrid::xbt::string_printf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
726   ms.mbox = simgrid::xbt::string_printf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(),
727                                         dst_pm->getCname());
728
729   std::string pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
730   std::string pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
731
732   MSG_process_create(pr_rx_name.c_str(), migration_rx_fun, &ms, dst_pm);
733
734   MSG_process_create(pr_tx_name.c_str(), migration_tx_fun, &ms, src_pm);
735
736   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
737   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
738   msg_task_t task = nullptr;
739   msg_error_t ret = MSG_task_receive(&task, ms.mbox_ctl.c_str());
740
741   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
742
743   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
744     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
745     // other side. Hence, just throw the execption
746     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
747     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
748     // required or not
749     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->getCname(),
750            vm->getCname());
751   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
752     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
753     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
754     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->getCname(),
755            vm->getCname());
756   }
757
758   xbt_assert(get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4) == task->name);
759   MSG_task_destroy(task);
760 }
761
762 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
763  *  @ingroup msg_VMs
764  *
765  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
766  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
767  *
768  * No suspension cost occurs.
769  */
770 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
771 {
772   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
773   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, issuer]() { vm->pimpl_vm_->suspend(issuer); });
774
775   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
776
777   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
778     simgrid::instr::StateType* state = simgrid::instr::Container::byName(vm->getName())->getState("MSG_VM_STATE");
779     state->addEntityValue("suspend", "1 0 0"); // suspend is red
780     state->pushEvent("suspend");
781   }
782 }
783
784 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
785  *  @ingroup msg_VMs
786  *
787  * No resume cost occurs.
788  */
789 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
790 {
791   vm->pimpl_vm_->resume();
792
793   if (TRACE_msg_vm_is_enabled())
794     simgrid::instr::Container::byName(vm->getName())->getState("MSG_VM_STATE")->popEvent();
795 }
796
797 /** @brief Get the physical host of a given VM.
798  *  @ingroup msg_VMs
799  */
800 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
801 {
802   return vm->getPm();
803 }
804
805 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
806  *  @ingroup msg_VMs
807  *
808  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
809  *
810  * For example,
811  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
812  *  On VM0, there is Task2.
813  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
814  * Then,
815  *  Task1\@PM0 gets 50%.
816  *  Task2\@VM0 gets 25%.
817  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
818  *
819  * 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
820  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
821  *
822  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
823  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
824  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
825  *
826  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
827  *
828  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
829  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
830  */
831 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
832 {
833   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, bound]() { vm->pimpl_vm_->setBound(bound); });
834 }
835 }