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     // FIXME I don't like that we multiply with the getCoreCount() just here...
  85     if (load*host->getCoreCount() > freq_up_threshold) {
  86       host->setPstate(0); /* Run at max. performance! */
  87       XBT_INFO("Changed to pstate %f", 0.0);
  88     } else {
  89       /* The actual implementation uses a formula here: (See Kernel file cpufreq_ondemand.c:158)
  90        *
  91        *    freq_next = min_f + load * (max_f - min_f) / 100
  92        *
  93        * So they assume that frequency increases by 100 MHz. We will just use
  94        * lowest_pstate - load*pstatesCount()
  95        */
  96       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
  97       int new_pstate = max_pstate - load * max_pstate;
  98       host->setPstate(new_pstate);
  99
 100       XBT_DEBUG("Load: %f --> changed to pstate %i", load*host->getCoreCount(), new_pstate);
 101     }
 102   }
 103 };
 104
 105 class Conservative : public Governor {
 106   double freq_up_threshold   = .8;
 107   double freq_down_threshold = .2;
 108
 109 public:
 110   explicit Conservative(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
 111
 112   void update()
 113   {
 114     double load = sg_host_get_current_load(host)*host->getCoreCount();
 115     int pstate  = host->getPstate();
 116
 117     if (load > freq_up_threshold) {
 118       if (pstate != 0) {
 119         host->setPstate(pstate - 1);
 120         XBT_INFO("Load: %f > threshold: %f -> increasing performance to pstate %d", load, freq_up_threshold, pstate - 1);
 121       }
 122       else {
 123         XBT_DEBUG("Load: %f > threshold: %f -> but cannot speed up even more, already in highest pstate %d", load, freq_up_threshold, pstate);
 124       }
 125     }
 126
 127     if (load < freq_down_threshold) {
 128       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
 129       if (pstate != max_pstate) { // Are we in the slowest pstate already?
 130         host->setPstate(pstate + 1);
 131         XBT_INFO("Load: %f < threshold: %f -> slowing down to pstate %d", load, freq_down_threshold, pstate + 1);
 132       }
 133       else {
 134         XBT_DEBUG("Load: %f < threshold: %f -> cannot slow down even more, already in slowest pstate %d", load, freq_down_threshold, pstate);
 135       }
 136     }
 137   }
 138 };
 139 }
 140
 141 class HostDvfs {
 142 public:
 143   static simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> EXTENSION_ID;
 144
 145   explicit HostDvfs(simgrid::s4u::Host*);
 146   ~HostDvfs();
 147 };
 148
 149 simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> HostDvfs::EXTENSION_ID;
 150
 151 HostDvfs::HostDvfs(simgrid::s4u::Host* ptr) {}
 152
 153 HostDvfs::~HostDvfs() = default;
 154 }
 155 }
 156
 157 using simgrid::plugin::HostDvfs;
 158
 159 /* **************************** events  callback *************************** */
 160 static void on_host_added(simgrid::s4u::Host& host)
 161 {
 162   if (dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(&host)) // Ignore virtual machines
 163     return;
 164
 165   std::string name              = std::string("dvfs-daemon-") + host.getCname();
 166   simgrid::s4u::ActorPtr daemon = simgrid::s4u::Actor::createActor(name.c_str(), &host, []() {
 167     /**
 168      * This lambda function is the function the actor (daemon) will execute
 169      * all the time - in the case of the dvfs plugin, this controls when to
 170      * lower/raise the frequency.
 171      */
 172     simgrid::s4u::ActorPtr daemonProc = simgrid::s4u::Actor::self();
 173
 174     XBT_DEBUG("DVFS process on %s is a daemon: %d", daemonProc->getHost()->getName().c_str(), daemonProc->isDaemon());
 175
 176     std::string dvfs_governor;
 177     const char* host_conf = daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor");
 178     if (host_conf != nullptr) {
 179       dvfs_governor = std::string(daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor"));
 180       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 181     } else {
 182       dvfs_governor = xbt_cfg_get_string("plugin/dvfs/governor");
 183       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 184     }
 185
 186     simgrid::plugin::dvfs::Governor governor(daemonProc->getHost());
 187     if (dvfs_governor == "conservative") {
 188       governor = simgrid::plugin::dvfs::Conservative(daemonProc->getHost());
 189     }
 190
 191     while (1) {
 192       // Sleep *before* updating; important for startup (i.e., t = 0).
 193       // In the beginning, we want to go with the pstates specified in the platform file
 194       // (so we sleep first)
 195       simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(governor.samplingRate());
 196       governor.update();
 197       XBT_INFO("Governor just updated!");
 198     }
 199
 200     XBT_WARN("I should have never reached this point: daemons should be killed when all regular processes are done");
 201     return 0;
 202   });
 203
 204   // This call must be placed in this function. Otherweise, the daemonize() call comes too late and
 205   // SMPI will take this process as an MPI process!
 206   daemon->daemonize();
 207 }
 208
 209 /* **************************** Public interface *************************** */
 210 extern "C" {
 211
 212 /** \ingroup SURF_plugin_load
 213  * \brief Initializes the HostDvfs plugin
 214  * \details The HostDvfs plugin provides an API to get the current load of each host.
 215  */
 216 void sg_host_dvfs_plugin_init()
 217 {
 218   if (HostDvfs::EXTENSION_ID.valid())
 219     return;
 220
 221   HostDvfs::EXTENSION_ID = simgrid::s4u::Host::extension_create<HostDvfs>();
 222
 223   sg_host_load_plugin_init();
 224
 225   simgrid::s4u::Host::onCreation.connect(&on_host_added);
 226   xbt_cfg_register_double("plugin/dvfs/sampling_rate", 0.1, nullptr,
 227                           "How often should the dvfs plugin check whether the frequency needs to be changed?");
 228   xbt_cfg_register_string("plugin/dvfs/governor", "performance", nullptr,
 229                           "Which Governor should be used that adapts the CPU frequency?");
 230 }
 231 }