src/surf/plugins/host_dvfs.cpp

   1 /* Copyright (c) 2010, 2012-2018. 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 "simgrid/plugins/dvfs.h"
   7 #include "simgrid/plugins/load.h"
   8 #include "simgrid/simix.hpp"
   9 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
  10 #include "src/surf/cpu_interface.hpp"
  11
  12 #include <boost/algorithm/string.hpp>
  13 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  14 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  15 #include <simgrid/msg.h>
  16 #include <simgrid/s4u/Engine.hpp>
  17 #include <string>
  18 #include <utility>
  19 #include <vector>
  20 #include <xbt/config.hpp>
  21
  22 /** @addtogroup SURF_plugin_load
  23
  24   This plugin makes it very simple for users to obtain the current load for each host.
  25
  26 */
  27
  28 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_plugin_dvfs, surf, "Logging specific to the SURF HostDvfs plugin");
  29
  30 namespace simgrid {
  31 namespace plugin {
  32
  33 namespace dvfs {
  34 class Governor {
  35
  36 protected:
  37   simgrid::s4u::Host* host;
  38
  39 public:
  40   double sampling_rate;
  41
  42   explicit Governor(simgrid::s4u::Host* ptr) : host(ptr) { init(); }
  43   virtual ~Governor() = default;
  44
  45   void init()
  46   {
  47     const char* local_sampling_rate_config = host->getProperty("plugin/dvfs/sampling_rate");
  48     double global_sampling_rate_config     = xbt_cfg_get_double("plugin/dvfs/sampling_rate");
  49     if (local_sampling_rate_config != nullptr) {
  50       sampling_rate = std::stod(local_sampling_rate_config);
  51     } else {
  52       sampling_rate = global_sampling_rate_config;
  53     }
  54   }
  55
  56   virtual void update() {}
  57   double samplingRate() { return sampling_rate; }
  58 };
  59
  60 class Performance : public Governor {
  61 public:
  62   explicit Performance(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  63
  64   void update() { host->setPstate(0); }
  65 };
  66
  67 class Powersave : public Governor {
  68 public:
  69   explicit Powersave(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  70
  71   void update() { host->setPstate(host->getPstatesCount() - 1); }
  72 };
  73
  74 class OnDemand : public Governor {
  75   double freq_up_threshold = 0.95;
  76
  77 public:
  78   explicit OnDemand(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  79
  80   void update()
  81   {
  82     double load = sg_host_get_current_load(host);
  83
  84     if (load > freq_up_threshold) {
  85       host->setPstate(0); /* Run at max. performance! */
  86       XBT_INFO("Changed to pstate %f", 0.0);
  87     } else {
  88       /* The actual implementation uses a formula here: (See Kernel file cpufreq_ondemand.c:158)
  89        *
  90        *    freq_next = min_f + load * (max_f - min_f) / 100
  91        *
  92        * So they assume that frequency increases by 100 MHz. We will just use
  93        * lowest_pstate - load*pstatesCount()
  94        */
  95       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
  96
  97       host->setPstate(max_pstate - load * max_pstate);
  98       XBT_INFO("Changed to pstate %f -- check: %i", max_pstate - load * max_pstate, host->getPstate());
  99     }
 100   }
 101 };
 102
 103 class Conservative : public Governor {
 104   double freq_up_threshold   = .8;
 105   double freq_down_threshold = .2;
 106
 107 public:
 108   explicit Conservative(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
 109
 110   void update()
 111   {
 112     double load = sg_host_get_current_load(host);
 113     int pstate  = host->getPstate();
 114
 115     if (load > freq_up_threshold) {
 116       if (pstate != 0) {
 117         host->setPstate(pstate - 1);
 118         XBT_INFO("Increasing performance to pstate %d", pstate - 1);
 119       }
 120       else {
 121         XBT_DEBUG("Cannot speed up even more, already in slowest pstate %d", pstate);
 122       }
 123     }
 124
 125     if (load < freq_down_threshold) {
 126       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
 127       if (pstate != max_pstate) { // Are we in the slowest pstate already?
 128         host->setPstate(pstate + 1);
 129         XBT_INFO("Slowing down to pstate %d", pstate + 1);
 130       }
 131       else {
 132         XBT_DEBUG("Cannot slow down even more, already in slowest pstate %d", pstate);
 133       }
 134     }
 135   }
 136 };
 137 }
 138
 139 class HostDvfs {
 140 public:
 141   static simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> EXTENSION_ID;
 142
 143   explicit HostDvfs(simgrid::s4u::Host*);
 144   ~HostDvfs();
 145 };
 146
 147 simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> HostDvfs::EXTENSION_ID;
 148
 149 HostDvfs::HostDvfs(simgrid::s4u::Host* ptr) {}
 150
 151 HostDvfs::~HostDvfs() = default;
 152 }
 153 }
 154
 155 using simgrid::plugin::HostDvfs;
 156
 157 /* **************************** events  callback *************************** */
 158 static void on_host_added(simgrid::s4u::Host& host)
 159 {
 160   if (dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(&host)) // Ignore virtual machines
 161     return;
 162
 163   std::string name              = std::string("dvfs-daemon-") + host.getCname();
 164   simgrid::s4u::ActorPtr daemon = simgrid::s4u::Actor::createActor(name.c_str(), &host, []() {
 165     /**
 166      * This lambda function is the function the actor (daemon) will execute
 167      * all the time - in the case of the dvfs plugin, this controls when to
 168      * lower/raise the frequency.
 169      */
 170     simgrid::s4u::ActorPtr daemonProc = simgrid::s4u::Actor::self();
 171
 172     XBT_DEBUG("DVFS process on %s is a daemon: %d", daemonProc->getHost()->getName().c_str(), daemonProc->isDaemon());
 173
 174     std::string dvfs_governor;
 175     const char* host_conf = daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor");
 176     if (host_conf != nullptr) {
 177       dvfs_governor = std::string(daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor"));
 178       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 179     } else {
 180       dvfs_governor = xbt_cfg_get_string("plugin/dvfs/governor");
 181       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 182     }
 183
 184     simgrid::plugin::dvfs::Governor governor(daemonProc->getHost());
 185     if (dvfs_governor == "conservative") {
 186       governor = simgrid::plugin::dvfs::Conservative(daemonProc->getHost());
 187     }
 188
 189     while (1) {
 190       // Sleep *before* updating; important for startup (i.e., t = 0).
 191       // In the beginning, we want to go with the pstates specified in the platform file
 192       // (so we sleep first)
 193       simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(governor.samplingRate());
 194       governor.update();
 195       XBT_INFO("Governor just updated!");
 196     }
 197
 198     XBT_WARN("I should have never reached this point: daemons should be killed when all regular processes are done");
 199     return 0;
 200   });
 201
 202   // This call must be placed in this function. Otherweise, the daemonize() call comes too late and
 203   // SMPI will take this process as an MPI process!
 204   daemon->daemonize();
 205 }
 206
 207 /* **************************** Public interface *************************** */
 208 extern "C" {
 209
 210 /** \ingroup SURF_plugin_load
 211  * \brief Initializes the HostDvfs plugin
 212  * \details The HostDvfs plugin provides an API to get the current load of each host.
 213  */
 214 void sg_host_dvfs_plugin_init()
 215 {
 216   if (HostDvfs::EXTENSION_ID.valid())
 217     return;
 218
 219   HostDvfs::EXTENSION_ID = simgrid::s4u::Host::extension_create<HostDvfs>();
 220
 221   sg_host_load_plugin_init();
 222
 223   simgrid::s4u::Host::onCreation.connect(&on_host_added);
 224   xbt_cfg_register_double("plugin/dvfs/sampling_rate", 0.1, nullptr,
 225                           "How often should the dvfs plugin check whether the frequency needs to be changed?");
 226   xbt_cfg_register_string("plugin/dvfs/governor", "performance", nullptr,
 227                           "Which Governor should be used that adapts the CPU frequency?");
 228 }
 229 }