src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2018. 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 "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
   7 #include "src/simix/ActorImpl.hpp"
   8 #include "src/simix/smx_host_private.hpp"
   9
  10 #include <xbt/asserts.h> // xbt_log_no_loc
  11
  12 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_vm, surf, "Logging specific to the SURF VM module");
  13
  14 simgrid::vm::VMModel* surf_vm_model = nullptr;
  15
  16 void surf_vm_model_init_HL13()
  17 {
  18   if (surf_cpu_model_vm) {
  19     surf_vm_model = new simgrid::vm::VMModel();
  20     all_existing_models->push_back(surf_vm_model);
  21   }
  22 }
  23
  24
  25 /*************
  26  * Callbacks *
  27  *************/
  28
  29 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::vm::VirtualMachineImpl*)> simgrid::vm::VirtualMachineImpl::onVmCreation;
  30 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::vm::VirtualMachineImpl*)> simgrid::vm::VirtualMachineImpl::onVmDestruction;
  31 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::vm::VirtualMachineImpl*)> simgrid::vm::VirtualMachineImpl::onVmStateChange;
  32
  33 namespace simgrid {
  34 namespace vm {
  35 /*********
  36  * Model *
  37  *********/
  38
  39 std::deque<s4u::VirtualMachine*> VirtualMachineImpl::allVms_;
  40
  41 /* In the real world, processes on the guest operating system will be somewhat degraded due to virtualization overhead.
  42  * The total CPU share these processes get is smaller than that of the VM process gets on a host operating system.
  43  * FIXME: add a configuration flag for this
  44  */
  45 const double virt_overhead = 1; // 0.95
  46
  47 static void hostStateChange(s4u::Host& host)
  48 {
  49   if (host.isOff()) { // just turned off.
  50     std::vector<s4u::VirtualMachine*> trash;
  51     /* Find all VMs living on that host */
  52     for (s4u::VirtualMachine* const& vm : VirtualMachineImpl::allVms_)
  53       if (vm->getPm() == &host)
  54         trash.push_back(vm);
  55     for (s4u::VirtualMachine* vm : trash)
  56       vm->shutdown();
  57   }
  58 }
  59 VMModel::VMModel()
  60 {
  61   s4u::Host::on_state_change.connect(hostStateChange);
  62 }
  63
  64 double VMModel::next_occuring_event(double now)
  65 {
  66   /* TODO: update action's cost with the total cost of processes on the VM. */
  67
  68   /* 1. Now we know how many resource should be assigned to each virtual
  69    * machine. We update constraints of the virtual machine layer.
  70    *
  71    * If we have two virtual machine (VM1 and VM2) on a physical machine (PM1).
  72    *     X1 + X2 = C       (Equation 1)
  73    * where
  74    *    the resource share of VM1: X1
  75    *    the resource share of VM2: X2
  76    *    the capacity of PM1: C
  77    *
  78    * Then, if we have two process (P1 and P2) on VM1.
  79    *     X1_1 + X1_2 = X1  (Equation 2)
  80    * where
  81    *    the resource share of P1: X1_1
  82    *    the resource share of P2: X1_2
  83    *    the capacity of VM1: X1
  84    *
  85    * Equation 1 was solved in the physical machine layer.
  86    * Equation 2 is solved in the virtual machine layer (here).
  87    * X1 must be passed to the virtual machine layer as a constraint value.
  88    **/
  89
  90   /* iterate for all virtual machines */
  91   for (s4u::VirtualMachine* const& ws_vm : VirtualMachineImpl::allVms_) {
  92     surf::Cpu* cpu = ws_vm->pimpl_cpu;
  93     xbt_assert(cpu, "cpu-less host");
  94
  95     double solved_value =
  96         ws_vm->getImpl()->action_->get_variable()->get_value(); // this is X1 in comment above, what
  97                                                                 // this VM got in the sharing on the PM
  98     XBT_DEBUG("assign %f to vm %s @ pm %s", solved_value, ws_vm->get_cname(), ws_vm->getPm()->get_cname());
  99
 100     xbt_assert(cpu->get_model() == surf_cpu_model_vm);
 101     kernel::lmm::System* vcpu_system = cpu->get_model()->get_maxmin_system();
 102     vcpu_system->update_constraint_bound(cpu->get_constraint(), virt_overhead * solved_value);
 103   }
 104
 105   /* 2. Calculate resource share at the virtual machine layer. */
 106   ignore_empty_vm_in_pm_LMM();
 107
 108   /* 3. Ready. Get the next occurring event */
 109   return surf_cpu_model_vm->next_occuring_event(now);
 110 }
 111
 112 /************
 113  * Resource *
 114  ************/
 115
 116 VirtualMachineImpl::VirtualMachineImpl(simgrid::s4u::VirtualMachine* piface, simgrid::s4u::Host* host_PM,
 117                                        int coreAmount, size_t ramsize)
 118     : HostImpl(piface), hostPM_(host_PM), coreAmount_(coreAmount), ramsize_(ramsize)
 119 {
 120   /* Register this VM to the list of all VMs */
 121   allVms_.push_back(piface);
 122
 123   /* We create cpu_action corresponding to a VM process on the host operating system. */
 124   /* TODO: we have to periodically input GUESTOS_NOISE to the system? how ? */
 125   action_ = host_PM->pimpl_cpu->execution_start(0, coreAmount);
 126
 127   XBT_VERB("Create VM(%s)@PM(%s)", piface->get_cname(), hostPM_->get_cname());
 128   onVmCreation(this);
 129 }
 130
 131 /** @brief A physical host does not disappear in the current SimGrid code, but a VM may disappear during a simulation */
 132 VirtualMachineImpl::~VirtualMachineImpl()
 133 {
 134   onVmDestruction(this);
 135   /* I was already removed from the allVms set if the VM was destroyed cleanly */
 136   auto iter = find(allVms_.begin(), allVms_.end(), piface_);
 137   if (iter != allVms_.end())
 138     allVms_.erase(iter);
 139
 140   /* Free the cpu_action of the VM. */
 141   XBT_ATTRIB_UNUSED int ret = action_->unref();
 142   xbt_assert(ret == 1, "Bug: some resource still remains");
 143 }
 144
 145 e_surf_vm_state_t VirtualMachineImpl::getState()
 146 {
 147   return vmState_;
 148 }
 149
 150 void VirtualMachineImpl::setState(e_surf_vm_state_t state)
 151 {
 152   vmState_ = state;
 153 }
 154
 155 void VirtualMachineImpl::suspend(smx_actor_t issuer)
 156 {
 157   if (getState() != SURF_VM_STATE_RUNNING)
 158     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM %s: it is not running.", piface_->get_cname());
 159   if (issuer->host == piface_)
 160     THROWF(vm_error, 0, "Actor %s cannot suspend the VM %s in which it runs", issuer->get_cname(),
 161            piface_->get_cname());
 162
 163   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
 164   XBT_DEBUG("suspend VM(%s), where %zu processes exist", piface_->get_cname(), process_list.size());
 165
 166   action_->suspend();
 167
 168   for (auto& smx_process : process_list) {
 169     XBT_DEBUG("suspend %s", smx_process.name.c_str());
 170     smx_process.suspend(issuer);
 171   }
 172
 173   XBT_DEBUG("suspend all processes on the VM done done");
 174
 175   vmState_ = SURF_VM_STATE_SUSPENDED;
 176 }
 177
 178 void VirtualMachineImpl::resume()
 179 {
 180   if (getState() != SURF_VM_STATE_SUSPENDED)
 181     THROWF(vm_error, 0, "Cannot resume VM %s: it was not suspended", piface_->get_cname());
 182
 183   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
 184   XBT_DEBUG("Resume VM %s, containing %zu processes.", piface_->get_cname(), process_list.size());
 185
 186   action_->resume();
 187
 188   for (auto& smx_process : process_list) {
 189     XBT_DEBUG("resume %s", smx_process.get_cname());
 190     smx_process.resume();
 191   }
 192
 193   vmState_ = SURF_VM_STATE_RUNNING;
 194 }
 195
 196 /** @brief Power off a VM.
 197  *
 198  * All hosted processes will be killed, but the VM state is preserved on memory.
 199  * It can later be restarted.
 200  *
 201  * @param issuer the actor requesting the shutdown
 202  */
 203 void VirtualMachineImpl::shutdown(smx_actor_t issuer)
 204 {
 205   if (getState() != SURF_VM_STATE_RUNNING) {
 206     const char* stateName = "(unknown state)";
 207     switch (getState()) {
 208       case SURF_VM_STATE_CREATED:
 209         stateName = "created, but not yet started";
 210         break;
 211       case SURF_VM_STATE_SUSPENDED:
 212         stateName = "suspended";
 213         break;
 214       case SURF_VM_STATE_DESTROYED:
 215         stateName = "destroyed";
 216         break;
 217       default: /* SURF_VM_STATE_RUNNING or unexpected values */
 218         THROW_IMPOSSIBLE;
 219         break;
 220     }
 221     XBT_VERB("Shutting down the VM %s even if it's not running but %s", piface_->get_cname(), stateName);
 222   }
 223
 224   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
 225   XBT_DEBUG("shutdown VM %s, that contains %zu processes", piface_->get_cname(), process_list.size());
 226
 227   for (auto& smx_process : process_list) {
 228     XBT_DEBUG("kill %s@%s on behalf of %s which shutdown that VM.", smx_process.get_cname(),
 229               smx_process.host->get_cname(), issuer->get_cname());
 230     SIMIX_process_kill(&smx_process, issuer);
 231   }
 232
 233   setState(SURF_VM_STATE_DESTROYED);
 234
 235   /* FIXME: we may have to do something at the surf layer, e.g., vcpu action */
 236 }
 237
 238 /** @brief returns the physical machine on which the VM is running **/
 239 s4u::Host* VirtualMachineImpl::getPm()
 240 {
 241   return hostPM_;
 242 }
 243
 244 /** @brief Change the physical host on which the given VM is running
 245  *
 246  * This is an instantaneous migration.
 247  */
 248 void VirtualMachineImpl::setPm(s4u::Host* destination)
 249 {
 250   const char* vm_name     = piface_->get_cname();
 251   const char* pm_name_src = hostPM_->get_cname();
 252   const char* pm_name_dst = destination->get_cname();
 253
 254   /* update net_elm with that of the destination physical host */
 255   piface_->pimpl_netpoint = destination->pimpl_netpoint;
 256
 257   hostPM_ = destination;
 258
 259   /* Update vcpu's action for the new pm */
 260   /* create a cpu action bound to the pm model at the destination. */
 261   surf::CpuAction* new_cpu_action =
 262       static_cast<surf::CpuAction*>(destination->pimpl_cpu->execution_start(0, this->coreAmount_));
 263
 264   if (action_->get_remains_no_update() > 0)
 265     XBT_CRITICAL("FIXME: need copy the state(?), %f", action_->get_remains_no_update());
 266
 267   /* keep the bound value of the cpu action of the VM. */
 268   double old_bound = action_->get_bound();
 269   if (old_bound > 0) {
 270     XBT_DEBUG("migrate VM(%s): set bound (%f) at %s", vm_name, old_bound, pm_name_dst);
 271     new_cpu_action->set_bound(old_bound);
 272   }
 273
 274   XBT_ATTRIB_UNUSED int ret = action_->unref();
 275   xbt_assert(ret == 1, "Bug: some resource still remains");
 276
 277   action_ = new_cpu_action;
 278
 279   XBT_DEBUG("migrate VM(%s): change PM (%s to %s)", vm_name, pm_name_src, pm_name_dst);
 280 }
 281
 282 void VirtualMachineImpl::setBound(double bound)
 283 {
 284   action_->set_bound(bound);
 285 }
 286
 287 }
 288 }