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s4u::Exec now has 2 child classes
[simgrid.git] / src / surf / ptask_L07.cpp
1 /* Copyright (c) 2007-2019. 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 "ptask_L07.hpp"
7 #include "surf/surf.hpp"
8 #include "xbt/config.hpp"
9
10 #include <unordered_set>
11
12 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(surf_host);
13 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
14
15 /**************************************/
16 /*** Resource Creation & Destruction **/
17 /**************************************/
18 void surf_host_model_init_ptask_L07()
19 {
20   XBT_CINFO(xbt_cfg,"Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
21   xbt_assert(not surf_cpu_model_pm, "Cannot switch to ptasks: CPU model already defined");
22   xbt_assert(not surf_network_model, "Cannot switch to ptasks: network model already defined");
23
24   surf_host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
25   all_existing_models.push_back(surf_host_model);
26 }
27
28 namespace simgrid {
29 namespace surf {
30
31 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel() {
32   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
33   set_maxmin_system(maxmin_system);
34   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
35   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
36 }
37
38 HostL07Model::~HostL07Model()
39 {
40   delete surf_network_model;
41   delete surf_cpu_model_pm;
42 }
43
44 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
45     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
46 {
47   set_maxmin_system(sys);
48 }
49
50 CpuL07Model::~CpuL07Model()
51 {
52   set_maxmin_system(nullptr);
53 }
54
55 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
56     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
57 {
58   set_maxmin_system(sys);
59   loopback_ = NetworkL07Model::create_link("__loopback__", 498000000, 0.000015, s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE);
60 }
61
62 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
63 {
64   set_maxmin_system(nullptr);
65 }
66
67 double HostL07Model::next_occuring_event(double now)
68 {
69   double min = HostModel::next_occuring_event_full(now);
70   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
71     const L07Action& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
72     if (net_action.latency_ > 0 && (min < 0 || net_action.latency_ < min)) {
73       min = net_action.latency_;
74       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
75     }
76   }
77   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
78
79   return min;
80 }
81
82 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
83 {
84   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
85     L07Action& action = static_cast<L07Action&>(*it);
86     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
87     if (action.latency_ > 0) {
88       if (action.latency_ > delta) {
89         double_update(&(action.latency_), delta, sg_surf_precision);
90       } else {
91         action.latency_ = 0.0;
92       }
93       if ((action.latency_ <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
94         action.updateBound();
95         get_maxmin_system()->update_variable_weight(action.get_variable(), 1.0);
96         action.set_last_update();
97       }
98     }
99     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
100               action.get_variable()->get_value() * delta);
101     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
102     action.update_max_duration(delta);
103
104     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
105
106     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
107      *  - The amount of remaining work reached 0
108      *  - The max duration was reached
109      * If it's not done, it may have failed.
110      */
111
112     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_weight() > 0)) ||
113         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
114       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
115       continue;
116     }
117
118     /* Need to check that none of the model has failed */
119     int i                         = 0;
120     kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
121     while (cnst != nullptr) {
122       i++;
123       void* constraint_id = cnst->get_id();
124       if (not static_cast<simgrid::kernel::resource::Resource*>(constraint_id)->is_on()) {
125         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
126         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
127         break;
128       }
129       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
130     }
131   }
132 }
133
134 kernel::resource::Action* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*> host_list,
135                                                          const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
136                                                          double rate)
137 {
138   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
139 }
140
141 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, const std::vector<s4u::Host*> host_list,
142                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
143     : CpuAction(model, 1, 0), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
144 {
145   size_t link_nb      = 0;
146   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
147   double latency = 0.0;
148   this->set_last_update();
149
150   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
151
152   if (flops_amount != nullptr)
153     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
154
155   /* Compute the number of affected resources... */
156   if(bytes_amount != nullptr) {
157     std::unordered_set<const char*> affected_links;
158
159     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
160       if (bytes_amount[k] <= 0)
161         continue;
162
163       double lat = 0.0;
164       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
165       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
166       latency = std::max(latency, lat);
167
168       for (auto const& link : route)
169         affected_links.insert(link->get_cname());
170     }
171
172     link_nb = affected_links.size();
173   }
174
175   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
176   latency_ = latency;
177
178   set_variable(
179       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
180
181   if (latency_ > 0)
182     model->get_maxmin_system()->update_variable_weight(get_variable(), 0.0);
183
184   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
185    * communication either */
186   for (size_t i = 0; i < host_list.size(); i++)
187     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
188                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
189
190   if (bytes_amount != nullptr) {
191     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
192       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
193         continue;
194       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
195       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
196
197       for (auto const& link : route)
198         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
199     }
200   }
201
202   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
203     this->set_cost(1.0);
204     this->set_remains(0.0);
205   }
206 }
207
208 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
209 {
210   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
211   double* flops_amount = new double[2]();
212   double* bytes_amount = new double[4]();
213
214   bytes_amount[1] = size;
215
216   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
217   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
218   return res;
219 }
220
221 Cpu* CpuL07Model::create_cpu(simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
222 {
223   return new CpuL07(this, host, speed_per_pstate, core);
224 }
225
226 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, double bandwidth, double latency,
227                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
228 {
229   return new LinkL07(this, name, bandwidth, latency, policy);
230 }
231
232 /************
233  * Resource *
234  ************/
235
236 CpuL07::CpuL07(CpuL07Model* model, simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
237     : Cpu(model, host, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, speed_per_pstate->front()), speed_per_pstate,
238           core)
239 {
240 }
241
242 CpuL07::~CpuL07()=default;
243
244 LinkL07::LinkL07(NetworkL07Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency,
245                  s4u::Link::SharingPolicy policy)
246     : LinkImpl(model, name, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, bandwidth))
247 {
248   bandwidth_.peak = bandwidth;
249   latency_.peak   = latency;
250
251   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
252     get_constraint()->unshare();
253
254   s4u::Link::on_creation(this->piface_);
255 }
256
257 kernel::resource::Action* CpuL07::execution_start(double size)
258 {
259   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_host()};
260
261   double* flops_amount = new double[1]();
262   flops_amount[0] = size;
263
264   kernel::resource::Action* res =
265       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
266   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
267   return res;
268 }
269
270 kernel::resource::Action* CpuL07::sleep(double duration)
271 {
272   L07Action *action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
273   action->set_max_duration(duration);
274   action->suspended_ = kernel::resource::Action::SuspendStates::sleeping;
275   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_weight(action->get_variable(), 0.0);
276
277   return action;
278 }
279
280 bool CpuL07::is_used()
281 {
282   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
283 }
284
285 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
286 void CpuL07::on_speed_change()
287 {
288   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
289   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
290
291   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
292   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
293     kernel::resource::Action* action = static_cast<kernel::resource::Action*>(var->get_id());
294
295     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
296   }
297
298   Cpu::on_speed_change();
299 }
300
301 bool LinkL07::is_used()
302 {
303   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
304 }
305
306 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
307 {
308   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
309   if (triggered == speed_.event) {
310     speed_.scale = value;
311     on_speed_change();
312     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
313
314   } else if (triggered == state_event_) {
315     if (value > 0) {
316       if (not is_on()) {
317         XBT_VERB("Restart processes on host %s", get_host()->get_cname());
318         get_host()->turn_on();
319       }
320     } else
321       get_host()->turn_off();
322     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
323
324   } else {
325     xbt_die("Unknown event!\n");
326   }
327 }
328
329 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
330 {
331   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
332   if (triggered == bandwidth_.event) {
333     set_bandwidth(value);
334     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
335
336   } else if (triggered == latency_.event) {
337     set_latency(value);
338     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
339
340   } else if (triggered == state_event_) {
341     if (value > 0)
342       turn_on();
343     else
344       turn_off();
345     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
346
347   } else {
348     xbt_die("Unknown event ! \n");
349   }
350 }
351
352 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
353 {
354   bandwidth_.peak = value;
355   LinkImpl::on_bandwidth_change();
356
357   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
358 }
359
360 void LinkL07::set_latency(double value)
361 {
362   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
363   L07Action *action;
364   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
365
366   latency_.peak = value;
367   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
368     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
369     action->updateBound();
370   }
371 }
372 LinkL07::~LinkL07() = default;
373
374 /**********
375  * Action *
376  **********/
377
378 L07Action::~L07Action()
379 {
380   if (free_arrays_) {
381     delete[] computationAmount_;
382     delete[] communicationAmount_;
383   }
384 }
385
386 void L07Action::updateBound()
387 {
388   double lat_current = 0.0;
389
390   size_t host_count = hostList_.size();
391
392   if (communicationAmount_ != nullptr) {
393     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
394       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
395
396         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
397           double lat = 0.0;
398           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
399           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
400
401           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
402         }
403       }
404     }
405   }
406   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
407   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
408   if ((latency_ <= 0.0) && (suspended_ == Action::SuspendStates::not_suspended)) {
409     if (rate_ < 0)
410       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
411     else
412       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
413   }
414 }
415
416 }
417 }