Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Merge branch 'master' of git+ssh://scm.gforge.inria.fr//gitroot//simgrid/simgrid
[simgrid.git] / doc / options.doc
1 /*! \page options Simgrid options and configurations
2
3 \htmlinclude .options.doc.toc
4
5 A number of options can be given at runtime to change the default
6 SimGrid behavior. For a complete list of all configuration options
7 accepted by the SimGrid version used in your simulator, simply pass
8 the --help configuration flag to your program. If some of the options
9 are not documented on this page, this is a bug that you should please
10 report so that we can fix it.
11
12 \section options_using Passing configuration options to the simulators
13
14 There is several way to pass configuration options to the simulators.
15 The most common way is to use the \c --cfg command line argument. For
16 example, to set the item \c Item to the value \c Value, simply
17 type the following: \verbatim
18 my_simulator --cfg=Item:Value (other arguments)
19 \endverbatim
20
21 Several \c --cfg command line arguments can naturally be used. If you
22 need to include spaces in the argument, don't forget to quote the
23 argument. You can even escape the included quotes (write \' for ' if
24 you have your argument between ').
25
26 Another solution is to use the \c \<config\> tag in the platform file. The
27 only restriction is that this tag must occure before the first
28 platform element (be it \c \<AS\>, \c \<cluster\>, \c \<peer\> or whatever).
29 The \c \<config\> tag takes an \c id attribute, but it is currently
30 ignored so you don't really need to pass it. The important par is that
31 within that tag, you can pass one or several \c \<prop\> tags to specify
32 the configuration to use. For example, setting \c Item to \c Value
33 can be done by adding the following to the beginning of your platform
34 file: \verbatim
35 <config>
36   <prop id="Item" value="Value"/>
37 </config>
38 \endverbatim
39
40 A last solution is to pass your configuration directly using the C
41 interface. Unfortunately, this path is not really easy to use right
42 now, and you mess directly with surf internal variables as follows. Check the
43 \ref XBT_config "relevant page" for details on all the functions you
44 can use in this context, \c _surf_cfg_set being the only configuration set
45 currently used in SimGrid. \code
46 #include <xbt/config.h>
47
48 extern xbt_cfg_t _surf_cfg_set;
49
50 int main(int argc, char *argv[]) {
51      MSG_global_init(&argc, argv);
52      
53      xbt_cfg_set_parse(_surf_cfg_set,"Item:Value");
54      
55      // Rest of your code
56 }
57 \endcode
58
59 \section options_model Configuring the platform models
60
61 \subsection options_model_select Selecting the platform models
62
63 SimGrid comes with several network and CPU models built in, and you
64 can change the used model at runtime by changing the passed
65 configuration. The three main configuration items are given below.
66 For each of these items, passing the special \c help value gives
67 you a short description of all possible values. Also, \c --help-models
68 should provide information about all models for all existing resources. 
69    - \b network/model: specify the used network model
70    - \b cpu/model: specify the used CPU model
71    - \b workstation/model: specify the used workstation model
72
73 As of writting, the accepted network models are the following. Over
74 the time new models can be added, and some experimental models can be
75 removed; check the values on your simulators for an uptodate
76 information. Note that the CM02 model is described in the research report
77 <a href="ftp://ftp.ens-lyon.fr/pub/LIP/Rapports/RR/RR2002/RR2002-40.ps.gz">A
78 Network Model for Simulation of Grid Application</a> while LV08 is
79 described in 
80 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>.
81
82   - \b LV08 (default one): Realistic network analytic model
83     (slow-start modeled by multiplying latency by 10.4, bandwidth by
84     .92; bottleneck sharing uses a payload of S=8775 for evaluating RTT)
85   - \b Constant: Simplistic network model where all communication
86     take a constant time (one second). This model provides the lowest
87     realism, but is (marginally) faster.
88   - \b SMPI: Realistic network model specifically tailored for HPC
89     settings (accurate modeling of slow start with correction factors on
90     three intervals: < 1KiB, < 64 KiB, >= 64 KiB). See also \ref
91     options_model_network_coefs "this section" for more info.
92   - \b CM02: Legacy network analytic model (Very similar to LV08, but
93     without corrective factors. The timings of small messages are thus
94     poorly modeled)
95   - \b Reno: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
96     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
97   - \b Reno2: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
98     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
99   - \b Vegas: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
100     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
101
102 If you compiled SimGrid accordingly, you can use packet-level network
103 simulators as network models (see \ref pls). In that case, you have
104 two extra models, described below, and some \ref options_pls "specific
105 additional configuration flags".
106   - \b GTNets: Network pseudo-model using the GTNets simulator instead
107     of an analytic model 
108   - \b NS3: Network pseudo-model using the NS3 tcp model instead of an
109     analytic model      
110
111 Concerning the CPU, we have only one model for now:
112   - \b Cas01: Simplistic CPU model (time=size/power)
113   
114 The workstation concept is the aggregation of a CPU with a network
115 card. Three models exists, but actually, only 2 of them are
116 interesting. The "compound" one is simply due to the way our internal
117 code is organized, and can easily be ignored. So at the end, you have
118 two workstation models: The default one allows to aggregate an
119 existing CPU model with an existing network model, but does not allow
120 parallel tasks because these beasts need some collaboration between
121 the network and CPU model. That is why, ptask_07 is used by default
122 when using SimDag.
123   - \b default: Default workstation model. Currently, CPU:Cas01 and 
124     network:LV08 (with cross traffic enabled)
125   - \b compound: Workstation model that is automatically chosen if
126     you change the network and CPU models
127   - \b ptask_L07: Workstation model somehow similar to Cas01+CM02 but
128     allowing parallel tasks
129   
130 \subsection options_model_optim Optimization level of the platform models
131
132 The network and CPU models that are based on lmm_solve (that
133 is, all our analytical models) accept specific optimization
134 configurations.
135   - items \b network/optim and \b CPU/optim (both default to 'Lazy'):
136     - \b Lazy: Lazy action management (partial invalidation in lmm +
137       heap in action remaining).
138     - \b TI: Trace integration. Highly optimized mode when using
139       availability traces (only available for the Cas01 CPU model for
140       now). 
141     - \b Full: Full update of remaining and variables. Slow but may be
142       useful when debugging.
143   - items \b network/maxmin_selective_update and
144     \b cpu/maxmin_selective_update: configure whether the underlying
145     should be lazily updated or not. It should have no impact on the
146     computed timings, but should speed up the computation. 
147     
148 It is still possible to disable the \c maxmin_selective_update feature
149 because it can reveal counter-productive in very specific scenarios
150 where the interaction level is high. In particular, if all your
151 communication share a given backbone link, you should disable it:
152 without \c maxmin_selective_update, every communications are updated
153 at each step through a simple loop over them. With that feature
154 enabled, every communications will still get updated in this case
155 (because of the dependency induced by the backbone), but through a
156 complicated pattern aiming at following the actual dependencies.
157
158 \subsection options_model_precision Numerical precision of the platform models
159
160 The analytical models handle a lot of floating point values. It is
161 possible to change the epsilon used to update and compare them through
162 the \b maxmin/precision item (default value: 1e-9). Changing it
163 may speedup the simulation by discarding very small actions, at the
164 price of a reduced numerical precision.
165
166 \subsection options_model_nthreads Parallel threads for model updates
167
168 By default, Surf computes the analytical models sequentially to share their
169 resources and update their actions. It is possible to run them in parallel,
170 using the \b surf/nthreads item (default value: 1). If you use a
171 negative value, the amount of available cores is automatically
172 detected  and used instead.
173
174 Depending on the workload of the models and their complexity, you may get a
175 speedup or a slowdown because of the synchronization costs of threads.
176
177 \subsection options_model_network Configuring the Network model
178
179 \subsubsection options_model_network_gamma Maximal TCP window size
180
181 The analytical models need to know the maximal TCP window size to take
182 the TCP congestion mechanism into account. This is set to 20000 by
183 default, but can be changed using the \b network/TCP_gamma item.
184
185 On linux, this value can be retrieved using the following
186 commands. Both give a set of values, and you should use the last one,
187 which is the maximal size.\verbatim
188 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem # gives the sender window
189 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem # gives the receiver window
190 \endverbatim
191
192 \subsubsection options_model_network_coefs Corrective simulation factors 
193
194 These factors allow to betterly take the slow start into account.
195 The corresponding values were computed through data fitting one the
196 timings of packet-level simulators. You should not change these values
197 unless you are really certain of what you are doing. See 
198 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>
199 for more informations about these coeficients.
200
201 If you are using the SMPI model, these correction coeficients are
202 themselves corrected by constant values depending on the size of the
203 exchange. Again, only hardcore experts should bother about this fact.
204
205 \subsubsection options_model_network_crosstraffic Simulating cross-traffic
206
207 As of SimGrid v3.7, cross-traffic effects can be taken into account in
208 analytical simulations. It means that ongoing and incoming
209 communication flows are treated independently. In addition, the LV08
210 model adds 0.05 of usage on the opposite direction for each new
211 created flow. This can be useful to simulate some important TCP
212 phenomena such as ack compression.
213
214 For that to work, your platform must have two links for each
215 pair of interconnected hosts. An example of usable platform is
216 available in <tt>examples/msg/gtnets/crosstraffic-p.xml</tt>.
217
218 This is activated through the \b network/crosstraffic item, that
219 can be set to 0 (disable this feature) or 1 (enable it). 
220
221 Note that with the default workstation model this option is activated by default.
222
223 \subsubsection options_model_network_coord Coordinated-based network models
224
225 When you want to use network coordinates, as it happens when you use
226 an \<AS\> in your platform file with \c Vivaldi as a routing, you must
227 set the \b network/coordinates to \c yes so that all mandatory
228 initialization are done in the simulator.
229
230 \subsubsection options_model_network_sendergap Simulating sender gap
231
232 (this configuration item is experimental and may change or disapear)
233
234 It is possible to specify a timing gap between consecutive emission on
235 the same network card through the \b network/sender_gap item. This
236 is still under investigation as of writting, and the default value is
237 to wait 0 seconds between emissions (no gap applied).
238
239 \subsubsection options_pls Configuring packet-level pseudo-models
240
241 When using the packet-level pseudo-models, several specific
242 configuration flags are provided to configure the associated tools.
243 There is by far not enough such SimGrid flags to cover every aspects
244 of the associated tools, since we only added the items that we
245 needed ourselves. Feel free to request more items (or even better:
246 provide patches adding more items).
247
248 When using NS3, the only existing item is \b ns3/TcpModel,
249 corresponding to the ns3::TcpL4Protocol::SocketType configuration item
250 in NS3. The only valid values (enforced on the SimGrid side) are
251 'NewReno' or 'Reno' or 'Tahoe'.
252
253 When using GTNeTS, two items exist: 
254  - \b gtnets/jitter, that is a double value to oscillate
255    the link latency, uniformly in random interval
256    [-latency*gtnets_jitter,latency*gtnets_jitter). It defaults to 0.
257  - \b gtnets/jitter_seed, the positive seed used to reproduce jitted
258    results. Its value must be in [1,1e8] and defaults to 10.
259
260 \section options_modelchecking Configuring the Model-Checking
261
262 To enable the experimental SimGrid model-checking support the program should
263 be executed with the command line argument 
264 \verbatim
265 --cfg=model-check:1 
266 \endverbatim
267 Properties are expressed as assertions using the function
268 \verbatim
269 void MC_assert(int prop);
270 \endverbatim
271
272 \section options_virt Configuring the User Process Virtualization
273
274 \subsection options_virt_factory Selecting the virtualization factory
275
276 In SimGrid, the user code is virtualized in a specific mecanism
277 allowing the simulation kernel to control its execution: when a user
278 process requires a blocking action (such as sending a message), it is
279 interrupted, and only gets released when the simulated clock reaches
280 the point where the blocking operation is done.
281
282 In SimGrid, the containers in which user processes are virtualized are
283 called contexts. Several context factory are provided, and you can
284 select the one you want to use with the \b contexts/factory
285 configuration item. Some of the following may not exist on your
286 machine because of portability issues. In any case, the default one
287 should be the most effcient one (please report bugs if the
288 auto-detection fails for you). They are sorted here from the slowest
289 to the most effient:
290  - \b thread: very slow factory using full featured threads (either
291    ptheads or windows native threads) 
292  - \b ucontext: fast factory using System V contexts (or a portability
293    layer of our own on top of Windows fibers)
294  - \b raw: amazingly fast factory using a context switching mecanism
295    of our own, directly implemented in assembly (only available for x86 
296    and amd64 platforms for now)
297
298 The only reason to change this setting is when the debuging tools get
299 fooled by the optimized context factories. Threads are the most
300 debugging-friendly contextes.
301
302 \subsection options_virt_stacksize Adapting the used stack size
303
304 (this only works if you use ucontexts or raw context factories)
305
306 Each virtualized used process is executed using a specific system
307 stack. The size of this stack has a huge impact on the simulation
308 scalability, but its default value is rather large. This is because
309 the error messages that you get when the stack size is too small are
310 rather disturbing: this leads to stack overflow (overwriting other
311 stacks), leading to segfaults with corrupted stack traces.
312
313 If you want to push the scalability limits of your code, you really
314 want to reduce the \b contexts/stack_size item. Its default value
315 is 128 (in Kib), while our Chord simulation works with stacks as small
316 as 16 Kib, for example.
317
318 \subsection options_virt_parallel Running user code in parallel
319
320 Parallel execution of the user code is only considered stable in
321 SimGrid v3.7 and higher. It is described in 
322 <a href="http://hal.inria.fr/inria-00602216/">INRIA RR-7653</a>.
323
324 If you are using the \c ucontext or \c raw context factories, you can
325 request to execute the user code in parallel. Several threads are
326 launched, each of them handling as much user contexts at each run. To
327 actiave this, set the \b contexts/nthreads item to the amount of
328 cores that you have in your computer (or -1 to have the amount of cores
329 auto-detected).
330
331 Even if you asked several worker threads using the previous option,
332 you can request to start the parallel execution (and pay the
333 associated synchronization costs) only if the potential parallelism is
334 large enough. For that, set the \b contexts/parallel_threshold
335 item to the minimal amount of user contexts needed to start the
336 parallel execution. In any given simulation round, if that amount is
337 not reached, the contexts will be run sequentially directly by the
338 main thread (thus saving the synchronization costs). Note that this
339 option is mainly useful when the grain of the user code is very fine,
340 because our synchronization is now very efficient.
341
342 When parallel execution is activated, you can choose the
343 synchronization schema used with the \b contexts/synchro item,
344 which value is either:
345  - \b futex: ultra optimized synchronisation schema, based on futexes
346    (fast user-mode mutexes), and thus only available on Linux systems.
347    This is the default mode when available.
348  - \b posix: slow but portable synchronisation using only POSIX
349    primitives.
350  - \b busy_wait: not really a synchronisation: the worker threads
351    constantly request new contexts to execute. It should be the most
352    efficient synchronisation schema, but it loads all the cores of your 
353    machine for no good reason. You probably prefer the other less
354    eager schemas.
355
356 \section options_tracing Configuring the tracing subsystem
357
358 The \ref tracing "tracing subsystem" can be configured in several
359 different ways depending on the nature of the simulator (MSG, SimDag,
360 SMPI) and the kind of traces that need to be obtained. See the \ref
361 tracing_tracing_options "Tracing Configuration Options subsection" to
362 get a detailed description of each configuration option.
363
364 We detail here a simple way to get the traces working for you, even if
365 you never used the tracing API.
366
367
368 - Any SimGrid-based simulator (MSG, SimDag, SMPI, ...) and raw traces:
369 \verbatim
370 --cfg=tracing:1 --cfg=tracing/uncategorized:1 --cfg=triva/uncategorized:uncat.plist
371 \endverbatim
372     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
373     tells it to trace host and link utilization (without any
374     categorization) and the third creates a graph configuration file
375     to configure Triva when analysing the resulting trace file.
376
377 - MSG or SimDag-based simulator and categorized traces (you need to declare categories and classify your tasks according to them)
378 \verbatim
379 --cfg=tracing:1 --cfg=tracing/categorized:1 --cfg=triva/categorized:cat.plist
380 \endverbatim
381     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
382     tells it to trace host and link categorized utilization and the
383     third creates a graph configuration file to configure Triva when
384     analysing the resulting trace file.
385
386 - SMPI simulator and traces for a space/time view:
387 \verbatim
388 smpirun -trace ...
389 \endverbatim
390     The <i>-trace</i> parameter for the smpirun script runs the
391 simulation with --cfg=tracing:1 and --cfg=tracing/smpi:1. Check the
392 smpirun's <i>-help</i> parameter for additional tracing options.
393
394 \section options_smpi Configuring SMPI
395
396 The SMPI interface provides several specific configuration items.
397 These are uneasy to see since the code is usually launched through the
398 \c smiprun script directly.
399
400 \subsection options_smpi_bench Automatic benchmarking of SMPI code
401
402 In SMPI, the sequential code is automatically benchmarked, and these
403 computations are automatically reported to the simulator. That is to
404 say that if you have a large computation between a \c MPI_Recv() and a
405 \c MPI_Send(), SMPI will automatically benchmark the duration of this
406 code, and create an execution task within the simulator to take this
407 into account. For that, the actual duration is measured on the host
408 machine and then scaled to the power of the corresponding simulated
409 machine. The variable \b smpi/running_power allows to specify the
410 computational power of the host machine (in flop/s) to use when
411 scaling the execution times. It defaults to 20000, but you really want
412 to update it to get accurate simulation results.
413
414 When the code is constituted of numerous consecutive MPI calls, the
415 previous mechanism feeds the simulation kernel with numerous tiny
416 computations. The \b smpi/cpu_threshold item becomes handy when this
417 impacts badly the simulation performance. It specify a threshold (in
418 second) under which the execution chunks are not reported to the
419 simulation kernel (default value: 1e-6). Please note that in some
420 circonstances, this optimization can hinder the simulation accuracy. 
421
422 \subsection options_smpi_timing Reporting simulation time
423
424 Most of the time, you run MPI code through SMPI to compute the time it
425 would take to run it on a platform that you don't have. But since the
426 code is run through the \c smpirun script, you don't have any control
427 on the launcher code, making difficult to report the simulated time
428 when the simulation ends. If you set the \b smpi/display_timing item
429 to 1, \c smpirun will display this information when the simulation ends. \verbatim
430 Simulation time: 1e3 seconds.
431 \endverbatim
432
433 \section options_generic Configuring other aspects of SimGrid
434
435 \subsection options_generic_path XML file inclusion path
436
437 It is possible to specify a list of directories to search into for the
438 \<include\> tag in XML files by using the \b path configuration
439 item. To add several directory to the path, set the configuration
440 item several times, as in \verbatim
441 --cfg=path:toto --cfg=path:tutu
442 \endverbatim
443
444 \subsection options_generic_exit Behavior on Ctrl-C
445
446 By default, when Ctrl-C is pressed, the status of all existing
447 simulated processes is displayed. This is very useful to debug your
448 code, but it can reveal troublesome in some cases (such as when the 
449 amount of processes becomes really big). This behavior is disabled
450 when \b verbose-exit is set to 0 (it is to 1 by default).
451
452 \section options_index Index of all existing configuration items
453
454 - \c contexts/factory: \ref options_virt_factory
455 - \c contexts/nthreads: \ref options_virt_parallel
456 - \c contexts/parallel_threshold: \ref options_virt_parallel
457 - \c contexts/stack_size: \ref options_virt_stacksize
458 - \c contexts/synchro: \ref options_virt_parallel
459
460 - \c cpu/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
461 - \c cpu/model: \ref options_model_select
462 - \c cpu/optim: \ref options_model_optim
463
464 - \c gtnets/jitter: \ref options_pls
465 - \c gtnets/jitter_seed: \ref options_pls
466
467 - \c maxmin/precision: \ref options_model_precision
468
469 - \c network/bandwidth_factor: \ref options_model_network_coefs
470 - \c network/coordinates: \ref options_model_network_coord
471 - \c network/crosstraffic: \ref options_model_network_crosstraffic 
472 - \c network/latency_factor: \ref options_model_network_coefs
473 - \c network/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
474 - \c network/model: \ref options_model_select
475 - \c network/optim: \ref options_model_optim
476 - \c network/sender_gap: \ref options_model_network_sendergap
477 - \c network/TCP_gamma: \ref options_model_network_gamma
478 - \c network/weight_S: \ref options_model_network_coefs
479
480 - \c ns3/TcpModel: \ref options_pls
481
482 - \c surf/nthreads: \ref options_model_nthreads
483
484 - \c smpi/running_power: \ref options_smpi_bench
485 - \c smpi/display_timing: \ref options_smpi_timing
486 - \c smpi/cpu_threshold: \ref options_smpi_bench
487
488 - \c path: \ref options_generic_path
489 - \c verbose-exit: \ref options_generic_exit
490
491 - \c workstation/model: \ref options_model_select
492
493 */