Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
3cf519b9e434e2b1ddfbb9c3064152281f2087f4
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2015. 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.h"
15 #include "src/msg/msg_private.h"
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
22 typedef struct dirty_page {
23   double prev_clock;
24   double prev_remaining;
25   msg_task_t task;
26 } s_dirty_page, *dirty_page_t;
27
28 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
29
30 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
31
32 /** \ingroup m_vm_management
33  * \brief Set the parameters of a given host
34  *
35  * \param vm a vm
36  * \param params a parameter object
37  */
38 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
39 {
40   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
41 }
42
43 /** \ingroup m_vm_management
44  * \brief Get the parameters of a given host
45  *
46  * \param host a host
47  * \param params a prameter object
48  */
49 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
50 {
51   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
52 }
53
54 /* **** Check state of a VM **** */
55 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
56 {
57   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == state;
58 }
59
60 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
61  *  @ingroup msg_VMs
62  */
63 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
64 {
65   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
66 }
67
68 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
69  *  @ingroup msg_VMs
70  */
71 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
72 {
73   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
74 }
75
76 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
77  *  @ingroup msg_VMs
78  */
79 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
80 {
81   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
82 }
83
84 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
85  *  @ingroup msg_VMs
86  */
87 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
88 {
89   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
90 }
91
92 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
93 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
94  *  @ingroup msg_VMs*
95  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
96  *  @param name      Must be unique
97  *  @param ramsize   [TODO]
98  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
99  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
100  */
101 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
102 {
103   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
104
105   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
106   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
107   double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
108
109   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
110   s_vm_params_t params;
111   memset(&params, 0, sizeof(params));
112   params.ramsize = (sg_size_t)ramsize * 1024 * 1024;
113   params.devsize = 0;
114   params.skip_stage2 = 0;
115   params.max_downtime = 0.03;
116   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
117   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
118   params.mig_speed = (double)mig_netspeed * 1024 * 1024; // mig_speed
119
120   XBT_DEBUG("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f", params.dp_rate,
121             params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
122   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
123
124   return vm;
125 }
126
127 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
128  *  @ingroup msg_VMs*
129  *
130  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
131  */
132 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
133 {
134   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
135              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
136
137   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm);
138 }
139
140 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
141  *  @ingroup msg_VMs
142  */
143 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
144 {
145   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
146     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->cname());
147
148   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
149   if (MSG_vm_is_running(vm))
150     MSG_vm_shutdown(vm);
151
152   xbt_assert(MSG_vm_is_created(vm), "shutdown the given VM before destroying it");
153
154   /* Then, destroy the VM object */
155   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
156     vm->destroy();
157   });
158
159   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
160     container_t container = PJ_container_get(vm->cname());
161     PJ_container_remove_from_parent(container);
162     PJ_container_free(container);
163   }
164 }
165
166 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
167  *  @ingroup msg_VMs
168  *
169  *  If the VM cannot be started (because of memory overprovisionning), an exception is generated.
170  */
171 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
172 {
173   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
174     simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
175
176     simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVM = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
177     simgrid::s4u::Host* pm                = typedVM->pimpl_vm_->getPm();
178     if (pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>() == nullptr)
179       pm->extension_set(new simgrid::vm::VmHostExt());
180
181     long pm_ramsize   = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->ramsize;
182     int pm_overcommit = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->overcommit;
183     long vm_ramsize   = typedVM->getRamsize();
184
185     if (pm_ramsize && !pm_overcommit) { /* Only verify that we don't overcommit on need */
186       /* Retrieve the memory occupied by the VMs on that host. Yep, we have to traverse all VMs of all hosts for that */
187       long total_ramsize_of_vms = 0;
188       for (simgrid::s4u::VirtualMachine* ws_vm : simgrid::vm::VirtualMachineImpl::allVms_)
189         if (pm == ws_vm->pimpl_vm_->getPm())
190           total_ramsize_of_vms += ws_vm->pimpl_vm_->getRamsize();
191
192       if (vm_ramsize > pm_ramsize - total_ramsize_of_vms) {
193         XBT_WARN("cannnot start %s@%s due to memory shortage: vm_ramsize %ld, free %ld, pm_ramsize %ld (bytes).",
194                  vm->cname(), pm->cname(), vm_ramsize, pm_ramsize - total_ramsize_of_vms, pm_ramsize);
195         THROWF(vm_error, 0, "Memory shortage on host '%s', VM '%s' cannot be started", pm->cname(), vm->cname());
196       }
197     }
198
199     typedVM->pimpl_vm_->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING);
200   });
201
202   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
203     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
204     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
205     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
206     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
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]() {
221     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->shutdown(issuer);
222   });
223
224   // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
225   // (eg with the VM destroy)
226   MSG_process_sleep(0.);
227 }
228
229 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
230 {
231   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
232 }
233
234 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
235 {
236   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
237 }
238
239 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
240 {
241   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
242 }
243
244 struct migration_session {
245   msg_vm_t vm;
246   msg_host_t src_pm;
247   msg_host_t dst_pm;
248
249   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
250    * know the completion of the migration. */
251   char *mbox_ctl;
252   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
253   char *mbox;
254 };
255
256 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
257 {
258   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
259
260   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
261   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
262
263   bool received_finalize = false;
264
265   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
266   while (!received_finalize) {
267     msg_task_t task = nullptr;
268     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
269
270     if (ret != MSG_OK) {
271       // An error occurred, clean the code and return
272       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
273       xbt_free(finalize_task_name);
274       return 0;
275     }
276
277     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
278       received_finalize = 1;
279
280     MSG_task_destroy(task);
281   }
282   xbt_free(finalize_task_name);
283
284   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
285   // Hence complete the migration
286
287   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
288   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
289   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
290   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
291   msg_host_t src_pm                = ms->src_pm;
292   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
293
294   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
295   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, src_pm, dst_pm]() {
296     /* Update the vm location */
297     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
298     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
299
300     /* Update the vm location and resume it */
301     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
302     vm->pimpl_vm_->resume();
303   });
304
305   {
306     // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
307     vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
308     XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->cname(), ms->src_pm->cname(), ms->dst_pm->cname());
309
310     if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
311       static long long int counter = 0;
312       char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
313       snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter++);
314
315       // start link
316       container_t msg = PJ_container_get(vm->cname());
317       type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
318       new_pajeStartLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
319
320       // destroy existing container of this vm
321       container_t existing_container = PJ_container_get(vm->cname());
322       PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
323       PJ_container_free(existing_container);
324
325       // create new container on the new_host location
326       PJ_container_new(vm->cname(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(ms->dst_pm->cname()));
327
328       // end link
329       msg  = PJ_container_get(vm->cname());
330       type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
331       new_pajeEndLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
332     }
333   }
334   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
335   {
336     char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
337     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
338     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
339     // xbt_assert(ret == MSG_OK);
340     if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
341       // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
342       // has been correctly migrated on the DST node
343       // TODO What does it mean ? What should we do ?
344       MSG_task_destroy(task);
345     } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
346       // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
347       MSG_task_destroy(task);
348     }
349     xbt_free(task_name);
350   }
351
352   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
353   return 0;
354 }
355
356 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
357 {
358   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
359
360   pimpl->dp_enabled = 1;
361   if (!pimpl->dp_objs)
362     return;
363
364   char *key = nullptr;
365   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
366   dirty_page_t dp = nullptr;
367   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
368     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
369     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
370     dp->prev_remaining = remaining;
371
372     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
373   }
374 }
375
376 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
377 {
378   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
379 }
380
381 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
382 {
383   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
384   double duration = clock - dp->prev_clock;
385
386   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key, vm->cname(), computed,
387             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
388
389   return computed;
390 }
391
392 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
393 {
394   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
395   double total = 0;
396
397   char *key = nullptr;
398   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
399   dirty_page_t dp = nullptr;
400   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
401     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
402
403     double clock = MSG_get_clock();
404
405     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
406     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
407
408     dp->prev_remaining = remaining;
409     dp->prev_clock = clock;
410   }
411
412   total += pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks;
413
414   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
415             stage2_round_for_fancy_debug, total, pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks);
416
417   pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
418
419   return total;
420 }
421
422 // TODO Is this code redundant with the information provided by
423 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
424 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
425 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
426 {
427   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
428   if (vm == nullptr)
429     return;
430   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
431
432   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
433   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
434
435   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
436   dp->task = task;
437   if (pimpl->dp_enabled) {
438     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
439     dp->prev_remaining = remaining;
440   }
441   if (!pimpl->dp_objs)
442     pimpl->dp_objs = xbt_dict_new_homogeneous(nullptr);
443   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) == nullptr);
444   xbt_dict_set(pimpl->dp_objs, key, dp, nullptr);
445   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, host->cname(), remaining, pimpl->dp_enabled);
446
447   xbt_free(key);
448 }
449
450 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
451 {
452   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
453   if (vm == nullptr)
454     return;
455   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
456
457   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
458   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(pimpl->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) : NULL);
459   xbt_assert(dp->task == task);
460
461   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
462    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
463   if (pimpl->dp_enabled) {
464     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
465     double clock = MSG_get_clock();
466     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
467     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
468
469     pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
470   }
471   if (pimpl->dp_objs)
472     xbt_dict_remove(pimpl->dp_objs, key);
473   xbt_free(dp);
474
475   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, host->cname());
476   xbt_free(key);
477 }
478
479 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, char* mbox,
480                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
481 {
482   sg_size_t sent = 0;
483   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
484   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, (double)size, nullptr);
485
486   /* TODO: clean up */
487
488   double clock_sta = MSG_get_clock();
489
490   msg_error_t ret;
491   if (mig_speed > 0)
492     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
493   else
494     ret = MSG_task_send(task, mbox);
495
496   xbt_free(task_name);
497
498   if (ret == MSG_OK) {
499     sent = size;
500   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
501     sg_size_t remaining = (sg_size_t)MSG_task_get_remaining_communication(task);
502     sent = size - remaining;
503     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
504   }
505
506   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
507   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
508     //XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
509     MSG_task_destroy(task);
510     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
511   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
512     //XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
513     MSG_task_destroy(task);
514     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
515   }
516
517   double clock_end = MSG_get_clock();
518   double duration = clock_end - clock_sta;
519   double actual_speed = size / duration;
520
521   if (stage == 2)
522     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
523               actual_speed, mig_speed);
524   else
525     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
526               mig_speed);
527
528   return sent;
529 }
530
531 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
532 {
533   double updated_size = computed * dp_rate;
534   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
535   if (updated_size > dp_cap) {
536     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
537     //          dp_cap);
538     updated_size = dp_cap;
539   }
540
541   return (sg_size_t) updated_size;
542 }
543
544 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
545 {
546   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
547
548   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
549   migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
550
551   s_vm_params_t params;
552   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
553   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
554   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
555   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
556   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
557   const double dp_rate      = params.dp_rate;
558   const double dp_cap       = params.dp_cap;
559   const double mig_speed    = params.mig_speed;
560   double max_downtime       = params.max_downtime;
561
562   double mig_timeout = 10000000.0;
563
564   double remaining_size = (double) (ramsize + devsize);
565   double threshold = 0.0;
566
567   /* check parameters */
568   if (ramsize == 0)
569     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
570
571   if (max_downtime <= 0) {
572     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
573     max_downtime = 0.03;
574   }
575
576   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
577   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
578   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
579
580   double computed_during_stage1 = 0;
581   if (!skip_stage1) {
582     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
583
584     try {
585       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
586        * transfer exceeds the timeout value. */
587       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
588       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
589       remaining_size -= sent;
590       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
591
592       if (sent < ramsize) {
593         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
594         skip_stage2 = 1;
595       } else if (sent > ramsize)
596         XBT_CRITICAL("bug");
597
598     }
599     catch (xbt_ex& e) {
600       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
601       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
602       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
603       return 0;
604     }
605
606     double clock_post_send = MSG_get_clock();
607     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
608     if (mig_timeout < 0) {
609       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
610       skip_stage2 = 1;
611     }
612
613     /* estimate bandwidth */
614     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
615     threshold        = bandwidth * max_downtime;
616     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
617   }
618
619
620   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
621   if (!skip_stage2) {
622
623     int stage2_round = 0;
624     for (;;) {
625
626       sg_size_t updated_size = 0;
627       if (stage2_round == 0) {
628         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
629         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
630       } else {
631         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
632         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
633       }
634
635       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
636                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
637
638       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
639       remaining_size += updated_size;
640       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
641                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
642       if (remaining_size < threshold)
643         break;
644
645       sg_size_t sent         = 0;
646       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
647       try {
648         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
649         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
650                                    mig_timeout);
651       } catch (xbt_ex& e) {
652         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
653         // code)
654         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
655         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
656         return 0;
657       }
658       double clock_post_send = MSG_get_clock();
659
660       if (sent == updated_size) {
661         /* timeout did not happen */
662         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
663         threshold        = bandwidth * max_downtime;
664         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
665         remaining_size -= sent;
666         stage2_round += 1;
667         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
668         xbt_assert(mig_timeout > 0);
669
670       } else if (sent < updated_size) {
671         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
672          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
673         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
674                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
675         remaining_size -= sent;
676
677         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
678         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
679         remaining_size += updated_size;
680         break;
681       } else
682         XBT_CRITICAL("bug");
683     }
684   }
685
686   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
687   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
688   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_;
689   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
690   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
691   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
692   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
693
694   try {
695     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
696     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, (sg_size_t)remaining_size, ms->mbox, 3, 0, mig_speed, -1);
697   }
698   catch(xbt_ex& e) {
699     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
700     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
701     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_->resume();
702     return 0;
703   }
704
705   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
706   // effectively the VM on the DST node.
707   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
708
709   return 0;
710 }
711
712 /** @brief Migrate the VM to the given host.
713  *  @ingroup msg_VMs
714  */
715 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
716 {
717   /* some thoughts:
718    * - One approach is ...
719    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
720    *   receive the state of the source
721    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
722    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
723    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
724    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
725    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
726    *
727    * - Another one is ...
728    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
729    *
730    * The second one would be easier.
731    */
732
733   simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVm  = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
734   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = typedVm->pimpl_vm_;
735   msg_host_t src_pm                      = pimpl->getPm();
736
737   if (src_pm->isOff())
738     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->cname(), src_pm->cname());
739   if (dst_pm->isOff())
740     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->cname(), dst_pm->cname());
741   if (!MSG_vm_is_running(vm))
742     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->cname());
743   if (typedVm->isMigrating())
744     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->cname());
745
746   pimpl->isMigrating = true;
747
748   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
749   ms->vm = vm;
750   ms->src_pm = src_pm;
751   ms->dst_pm = dst_pm;
752
753   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
754    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
755   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
756   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
757
758   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
759   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
760
761   char** argv = xbt_new(char*, 2);
762   argv[0]     = pr_rx_name;
763   argv[1]     = nullptr;
764   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
765
766   argv        = xbt_new(char*, 2);
767   argv[0]     = pr_tx_name;
768   argv[1]     = nullptr;
769   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
770
771   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
772   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
773   msg_task_t task = nullptr;
774   msg_error_t ret = MSG_TIMEOUT;
775   while (ret == MSG_TIMEOUT && dst_pm->isOn()) // The rx will tell me when he gots the VM
776     ret = MSG_task_receive_with_timeout(&task, ms->mbox_ctl, 4);
777
778   pimpl->isMigrating = false;
779
780   xbt_free(ms->mbox_ctl);
781   xbt_free(ms->mbox);
782   xbt_free(ms);
783
784   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
785     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
786     // other side. Hence, just throw the execption
787     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
788     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
789     // required or not
790     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->cname(), vm->cname());
791   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
792     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
793     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
794     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->cname(),
795            vm->cname());
796   }
797
798   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
799   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
800   xbt_free(expected_task_name);
801   MSG_task_destroy(task);
802 }
803
804 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
805  *  @ingroup msg_VMs
806  *
807  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
808  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
809  *
810  * No suspension cost occurs.
811  */
812 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
813 {
814   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
815   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
816     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->suspend(issuer);
817   });
818
819   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
820
821   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
822     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
823     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
824     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
825     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
826   }
827 }
828
829 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
830  *  @ingroup msg_VMs
831  *
832  * No resume cost occurs.
833  */
834 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
835 {
836   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->resume();
837
838   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
839     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
840     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
841     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
842   }
843 }
844
845 /** @brief Get the physical host of a given VM.
846  *  @ingroup msg_VMs
847  */
848 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
849 {
850   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pm();
851 }
852
853 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
854  *  @ingroup msg_VMs
855  *
856  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
857  *
858  * For example,
859  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
860  *  On VM0, there is Task2.
861  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
862  * Then,
863  *  Task1\@PM0 gets 50%.
864  *  Task2\@VM0 gets 25%.
865  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
866  *
867  * 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
868  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
869  *
870  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
871  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
872  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
873  *
874  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
875  *
876  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
877  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
878  */
879 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
880 {
881   simgrid::simix::kernelImmediate(
882       [vm, bound]() { static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->setBound(bound); });
883 }