Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
3f32d02a9cfbb83e585bfb07cf133239bf4d9c95
[simgrid.git] / 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/include/surf/surf.hpp"
8 #include "src/simix/ActorImpl.hpp"
9 #include "src/simix/smx_host_private.hpp"
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 != nullptr)
19     surf_vm_model = new simgrid::vm::VMModel();
20 }
21
22 namespace simgrid {
23 namespace vm {
24 /*************
25  * Callbacks *
26  *************/
27 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_creation;
28 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_destruction;
29 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_state_change;
30 /*********
31  * Model *
32  *********/
33
34 std::deque<s4u::VirtualMachine*> VirtualMachineImpl::allVms_;
35
36 /* In the real world, processes on the guest operating system will be somewhat degraded due to virtualization overhead.
37  * The total CPU share these processes get is smaller than that of the VM process gets on a host operating system.
38  * FIXME: add a configuration flag for this
39  */
40 const double virt_overhead = 1; // 0.95
41
42 static void hostStateChange(s4u::Host& host)
43 {
44   if (host.is_off()) { // just turned off.
45     std::vector<s4u::VirtualMachine*> trash;
46     /* Find all VMs living on that host */
47     for (s4u::VirtualMachine* const& vm : VirtualMachineImpl::allVms_)
48       if (vm->get_pm() == &host)
49         trash.push_back(vm);
50     for (s4u::VirtualMachine* vm : trash)
51       vm->shutdown();
52   }
53 }
54
55 VMModel::VMModel()
56 {
57   all_existing_models.push_back(this);
58   s4u::Host::on_state_change.connect(hostStateChange);
59 }
60
61 double VMModel::next_occuring_event(double now)
62 {
63   /* TODO: update action's cost with the total cost of processes on the VM. */
64
65   /* 1. Now we know how many resource should be assigned to each virtual
66    * machine. We update constraints of the virtual machine layer.
67    *
68    * If we have two virtual machine (VM1 and VM2) on a physical machine (PM1).
69    *     X1 + X2 = C       (Equation 1)
70    * where
71    *    the resource share of VM1: X1
72    *    the resource share of VM2: X2
73    *    the capacity of PM1: C
74    *
75    * Then, if we have two process (P1 and P2) on VM1.
76    *     X1_1 + X1_2 = X1  (Equation 2)
77    * where
78    *    the resource share of P1: X1_1
79    *    the resource share of P2: X1_2
80    *    the capacity of VM1: X1
81    *
82    * Equation 1 was solved in the physical machine layer.
83    * Equation 2 is solved in the virtual machine layer (here).
84    * X1 must be passed to the virtual machine layer as a constraint value.
85    **/
86
87   /* iterate for all virtual machines */
88   for (s4u::VirtualMachine* const& ws_vm : VirtualMachineImpl::allVms_) {
89     surf::Cpu* cpu = ws_vm->pimpl_cpu;
90
91     double solved_value =
92         ws_vm->get_impl()->action_->get_variable()->get_value(); // this is X1 in comment above, what
93                                                                  // this VM got in the sharing on the PM
94     XBT_DEBUG("assign %f to vm %s @ pm %s", solved_value, ws_vm->get_cname(), ws_vm->get_pm()->get_cname());
95
96     xbt_assert(cpu->get_model() == surf_cpu_model_vm);
97     kernel::lmm::System* vcpu_system = cpu->get_model()->get_maxmin_system();
98     vcpu_system->update_constraint_bound(cpu->get_constraint(), virt_overhead * solved_value);
99   }
100
101   /* 2. Calculate resource share at the virtual machine layer. */
102   ignore_empty_vm_in_pm_LMM();
103
104   /* 3. Ready. Get the next occurring event */
105   return surf_cpu_model_vm->next_occuring_event(now);
106 }
107
108 /************
109  * Resource *
110  ************/
111
112 VirtualMachineImpl::VirtualMachineImpl(simgrid::s4u::VirtualMachine* piface, simgrid::s4u::Host* host_PM,
113                                        int core_amount, size_t ramsize)
114     : HostImpl(piface), physical_host_(host_PM), core_amount_(core_amount), ramsize_(ramsize)
115 {
116   /* Register this VM to the list of all VMs */
117   allVms_.push_back(piface);
118
119   /* We create cpu_action corresponding to a VM process on the host operating system. */
120   /* TODO: we have to periodically input GUESTOS_NOISE to the system? how ? */
121   action_ = host_PM->pimpl_cpu->execution_start(0, core_amount);
122
123   XBT_VERB("Create VM(%s)@PM(%s)", piface->get_cname(), physical_host_->get_cname());
124   on_creation(this);
125 }
126
127 /** @brief A physical host does not disappear in the current SimGrid code, but a VM may disappear during a simulation */
128 VirtualMachineImpl::~VirtualMachineImpl()
129 {
130   on_destruction(this);
131   /* I was already removed from the allVms set if the VM was destroyed cleanly */
132   auto iter = find(allVms_.begin(), allVms_.end(), piface_);
133   if (iter != allVms_.end())
134     allVms_.erase(iter);
135
136   /* Free the cpu_action of the VM. */
137   XBT_ATTRIB_UNUSED bool ret = action_->unref();
138   xbt_assert(ret, "Bug: some resource still remains");
139 }
140
141 void VirtualMachineImpl::suspend(smx_actor_t issuer)
142 {
143   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::RUNNING)
144     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM %s: it is not running.", piface_->get_cname());
145   if (issuer->host_ == piface_)
146     THROWF(vm_error, 0, "Actor %s cannot suspend the VM %s in which it runs", issuer->get_cname(),
147            piface_->get_cname());
148
149   XBT_DEBUG("suspend VM(%s), where %zu processes exist", piface_->get_cname(), process_list_.size());
150
151   action_->suspend();
152
153   for (auto& smx_process : process_list_) {
154     XBT_DEBUG("suspend %s", smx_process.get_cname());
155     smx_process.suspend(issuer);
156   }
157
158   XBT_DEBUG("suspend all processes on the VM done done");
159
160   vm_state_ = s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED;
161 }
162
163 void VirtualMachineImpl::resume()
164 {
165   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED)
166     THROWF(vm_error, 0, "Cannot resume VM %s: it was not suspended", piface_->get_cname());
167
168   XBT_DEBUG("Resume VM %s, containing %zu processes.", piface_->get_cname(), process_list_.size());
169
170   action_->resume();
171
172   for (auto& smx_process : process_list_) {
173     XBT_DEBUG("resume %s", smx_process.get_cname());
174     smx_process.resume();
175   }
176
177   vm_state_ = s4u::VirtualMachine::state::RUNNING;
178 }
179
180 /** @brief Power off a VM.
181  *
182  * All hosted processes will be killed, but the VM state is preserved on memory.
183  * It can later be restarted.
184  *
185  * @param issuer the actor requesting the shutdown
186  */
187 void VirtualMachineImpl::shutdown(smx_actor_t issuer)
188 {
189   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::RUNNING) {
190     const char* stateName = "(unknown state)";
191     switch (get_state()) {
192       case s4u::VirtualMachine::state::CREATED:
193         stateName = "created, but not yet started";
194         break;
195       case s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED:
196         stateName = "suspended";
197         break;
198       case s4u::VirtualMachine::state::DESTROYED:
199         stateName = "destroyed";
200         break;
201       default: /* SURF_VM_STATE_RUNNING or unexpected values */
202         THROW_IMPOSSIBLE;
203         break;
204     }
205     XBT_VERB("Shutting down the VM %s even if it's not running but %s", piface_->get_cname(), stateName);
206   }
207
208   XBT_DEBUG("shutdown VM %s, that contains %zu processes", piface_->get_cname(), process_list_.size());
209
210   for (auto& smx_process : process_list_) {
211     XBT_DEBUG("kill %s@%s on behalf of %s which shutdown that VM.", smx_process.get_cname(),
212               smx_process.host_->get_cname(), issuer->get_cname());
213     SIMIX_process_kill(&smx_process, issuer);
214   }
215
216   set_state(s4u::VirtualMachine::state::DESTROYED);
217
218   /* FIXME: we may have to do something at the surf layer, e.g., vcpu action */
219 }
220
221 /** @brief Change the physical host on which the given VM is running
222  *
223  * This is an instantaneous migration.
224  */
225 void VirtualMachineImpl::set_physical_host(s4u::Host* destination)
226 {
227   const char* vm_name     = piface_->get_cname();
228   const char* pm_name_src = physical_host_->get_cname();
229   const char* pm_name_dst = destination->get_cname();
230
231   /* update net_elm with that of the destination physical host */
232   piface_->pimpl_netpoint = destination->pimpl_netpoint;
233
234   physical_host_ = destination;
235
236   /* Update vcpu's action for the new pm */
237   /* create a cpu action bound to the pm model at the destination. */
238   surf::CpuAction* new_cpu_action =
239       static_cast<surf::CpuAction*>(destination->pimpl_cpu->execution_start(0, this->core_amount_));
240
241   if (action_->get_remains_no_update() > 0)
242     XBT_CRITICAL("FIXME: need copy the state(?), %f", action_->get_remains_no_update());
243
244   /* keep the bound value of the cpu action of the VM. */
245   double old_bound = action_->get_bound();
246   if (old_bound > 0) {
247     XBT_DEBUG("migrate VM(%s): set bound (%f) at %s", vm_name, old_bound, pm_name_dst);
248     new_cpu_action->set_bound(old_bound);
249   }
250
251   XBT_ATTRIB_UNUSED bool ret = action_->unref();
252   xbt_assert(ret, "Bug: some resource still remains");
253
254   action_ = new_cpu_action;
255
256   XBT_DEBUG("migrate VM(%s): change PM (%s to %s)", vm_name, pm_name_src, pm_name_dst);
257 }
258
259 void VirtualMachineImpl::set_bound(double bound)
260 {
261   action_->set_bound(bound);
262 }
263
264 }
265 }