Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
5c268ac091b5face54f4736bf95eedd6f1d116c4
[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/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
15 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
16 #include <simgrid/s4u/VirtualMachine.hpp>
17 #include <simgrid/s4u/host.hpp>
18
19 #include "msg_private.h"
20 #include "xbt/sysdep.h"
21 #include "xbt/log.h"
22 #include "simgrid/host.h"
23
24 #include "src/simix/smx_host_private.h" /* don't ask me why the VM functions are in there (FIXME:KILLME) */
25
26 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
27
28
29 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
30
31 /** \ingroup m_vm_management
32  * \brief Set the parameters of a given host
33  *
34  * \param vm a vm
35  * \param params a parameter object
36  */
37 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
38 {
39   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
40 }
41
42 /** \ingroup m_vm_management
43  * \brief Get the parameters of a given host
44  *
45  * \param host a host
46  * \param params a prameter object
47  */
48 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
49 {
50   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
51 }
52
53 /* **** Check state of a VM **** */
54 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
55 {
56   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == state;
57 }
58
59 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
60  *  @ingroup msg_VMs
61  */
62 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
63 {
64   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
65 }
66
67 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
68  *  @ingroup msg_VMs
69  */
70 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
71 {
72   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
73 }
74
75 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
76  *  @ingroup msg_VMs
77  */
78 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
79 {
80   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
81 }
82
83 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
84  *  @ingroup msg_VMs
85  */
86 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
87 {
88   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
89 }
90
91 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
92  *  @ingroup msg_VMs
93  */
94 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
95 {
96   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
97 }
98
99 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
100  *  @ingroup msg_VMs
101  */
102 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
103 {
104   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
105 }
106
107 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
108  *  @ingroup msg_VMs
109  */
110 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
111 {
112   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
113 }
114
115 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
116 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
117  *  @ingroup msg_VMs*
118  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
119  *  @param name      [TODO]
120  *  @param ncpus     [TODO]
121  *  @param ramsize   [TODO]
122  *  @param net_cap   Maximal bandwidth that the VM can consume (in MByte/s)
123  *  @param disk_path (unused) Path to the image that boots
124  *  @param disksize  (unused) will represent the size of the VM (will be used during migrations)
125  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
126  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
127  */
128 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int ncpus, int ramsize, int net_cap, char* disk_path,
129                        int disksize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
130 {
131   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
132
133   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
134   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
135   double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
136
137   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
138   s_vm_params_t params;
139   memset(&params, 0, sizeof(params));
140   params.ramsize = (sg_size_t)ramsize * 1024 * 1024;
141   //params.overcommit = 0;
142   params.devsize = 0;
143   params.skip_stage2 = 0;
144   params.max_downtime = 0.03;
145   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
146   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
147   params.mig_speed = (double)mig_netspeed * 1024 * 1024; // mig_speed
148
149   //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate,
150   //         params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
151   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
152
153   return vm;
154 }
155
156 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
157  *  @ingroup msg_VMs*
158  *
159  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
160  */
161 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
162 {
163   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
164              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
165
166   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm);
167 }
168
169 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
170  *  @ingroup msg_VMs
171  */
172 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
173 {
174   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
175     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->cname());
176
177   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
178   if (MSG_vm_is_running(vm))
179     MSG_vm_shutdown(vm);
180
181   xbt_assert(MSG_vm_is_created(vm), "shutdown the given VM before destroying it");
182
183   /* Then, destroy the VM object */
184   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
185     vm->destroy();
186   });
187
188   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
189     container_t container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
190     PJ_container_remove_from_parent(container);
191     PJ_container_free(container);
192   }
193 }
194
195 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
196  *  @ingroup msg_VMs
197  *
198  *  If the VM cannot be started, an exception is generated.
199  */
200 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
201 {
202   simcall_vm_start(vm);
203
204   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
205     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->name().c_str());
206     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
207     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
208     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
209   }
210 }
211
212 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM. Any memory that they allocated will be leaked.
213  *  @ingroup msg_VMs
214  *
215  * FIXME: No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep() or something.
216  *        I'm not quite sure.
217  */
218 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
219 {
220   simcall_vm_shutdown(vm);
221
222   // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
223   // (eg with the VM destroy)
224   MSG_process_sleep(0.);
225 }
226
227 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
228 {
229   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
230 }
231
232 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
233 {
234   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
235 }
236
237 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
238 {
239   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
240 }
241
242 struct migration_session {
243   msg_vm_t vm;
244   msg_host_t src_pm;
245   msg_host_t dst_pm;
246
247   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
248    * know the completion of the migration. */
249   char *mbox_ctl;
250   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
251   char *mbox;
252 };
253
254 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
255 {
256   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
257
258   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
259   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
260
261   bool received_finalize = false;
262
263   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
264   while (!received_finalize) {
265     msg_task_t task = nullptr;
266     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
267
268     if (ret != MSG_OK) {
269       // An error occurred, clean the code and return
270       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
271       xbt_free(finalize_task_name);
272       return 0;
273     }
274
275     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
276       received_finalize = 1;
277
278     MSG_task_destroy(task);
279   }
280   xbt_free(finalize_task_name);
281
282   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
283   // Hence complete the migration
284
285   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
286   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
287   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
288   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
289   msg_host_t src_pm                = ms->src_pm;
290   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
291
292   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
293   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, src_pm, dst_pm]() {
294     /* Update the vm location */
295     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
296     xbt_assert(static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
297
298     /* jump to vm_ws_xigrate(). this will update the vm location. */
299     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->migrate(dst_pm);
300
301     /* Resume the VM */
302     SIMIX_vm_resume(vm);
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->name().c_str());
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->name().c_str());
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(sg_host_get_name(ms->dst_pm)));
327
328       // end link
329       msg  = PJ_container_get(vm->name().c_str());
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::surf::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)",
387       key, sg_host_get_name(vm), computed, 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::surf::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::surf::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();
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, sg_host_get_name(host), 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::surf::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, sg_host_get_name(host));
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)", sg_host_get_name(vm), 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)", sg_host_get_name(vm), 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 double send_stage1(struct migration_session* ms, sg_size_t ramsize, double mig_speed, double dp_rate,
545                           double dp_cap)
546 {
547   // const long chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100;
548   const sg_size_t chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100000;
549   sg_size_t remaining = ramsize;
550   double computed_total = 0;
551
552   while (remaining > 0) {
553     sg_size_t datasize = chunksize;
554     if (remaining < chunksize)
555       datasize = remaining;
556
557     remaining -= datasize;
558     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, datasize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
559     double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
560     computed_total += computed;
561   }
562
563   return computed_total;
564 }
565
566 static double get_threshold_value(double bandwidth, double max_downtime)
567 {
568   return max_downtime * bandwidth;
569 }
570
571 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
572 {
573   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
574
575   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
576   migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
577
578   s_vm_params_t params;
579   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
580   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
581   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
582   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
583   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
584   const double dp_rate      = params.dp_rate;
585   const double dp_cap       = params.dp_cap;
586   const double mig_speed    = params.mig_speed;
587   double max_downtime       = params.max_downtime;
588
589   /* hard code it temporally. Fix Me */
590 #define MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME 10000000.0
591   double mig_timeout = MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME;
592
593   double remaining_size = (double) (ramsize + devsize);
594   double threshold = 0.0;
595
596   /* check parameters */
597   if (ramsize == 0)
598     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
599
600   if (max_downtime <= 0) {
601     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
602     max_downtime = 0.03;
603   }
604
605   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
606   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
607   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
608
609   double computed_during_stage1 = 0;
610   if (!skip_stage1) {
611     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
612
613     try {
614       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
615        * transfer exceeds the timeout value. */
616       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
617       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
618       remaining_size -= sent;
619       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
620
621       if (sent < ramsize) {
622         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
623         skip_stage2 = 1;
624       } else if (sent > ramsize)
625         XBT_CRITICAL("bug");
626
627     }
628     catch (xbt_ex& e) {
629       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
630       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
631       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
632       return 0;
633     }
634
635     double clock_post_send = MSG_get_clock();
636     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
637     if (mig_timeout < 0) {
638       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value (%lf > %lf), skip stage 2",
639           (clock_post_send - clock_prev_send), MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME);
640       skip_stage2 = 1;
641     }
642
643     /* estimate bandwidth */
644     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
645     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
646     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
647   }
648
649
650   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
651   if (!skip_stage2) {
652
653     int stage2_round = 0;
654     for (;;) {
655
656       sg_size_t updated_size = 0;
657       if (stage2_round == 0) {
658         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
659         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
660       } else {
661         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
662         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
663       }
664
665       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
666                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
667
668       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
669       remaining_size += updated_size;
670       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
671                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
672       if (remaining_size < threshold)
673         break;
674
675       sg_size_t sent         = 0;
676       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
677       try {
678         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
679         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
680                                    mig_timeout);
681       } catch (xbt_ex& e) {
682         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
683         // code)
684         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
685         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
686         return 0;
687       }
688       double clock_post_send = MSG_get_clock();
689
690       if (sent == updated_size) {
691         /* timeout did not happen */
692         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
693         threshold        = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
694         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
695         remaining_size -= sent;
696         stage2_round += 1;
697         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
698         xbt_assert(mig_timeout > 0);
699
700       } else if (sent < updated_size) {
701         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
702          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
703         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
704                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
705         remaining_size -= sent;
706
707         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
708         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
709         remaining_size += updated_size;
710         break;
711       } else
712         XBT_CRITICAL("bug");
713     }
714   }
715
716   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
717   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
718   simcall_vm_suspend(ms->vm);
719   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
720
721   try {
722     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
723     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, (sg_size_t)remaining_size, ms->mbox, 3, 0, mig_speed, -1);
724   }
725   catch(xbt_ex& e) {
726     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
727     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
728     simcall_vm_resume(ms->vm);
729     return 0;
730   }
731
732   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
733   // effectively the VM on the DST node.
734   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
735
736   return 0;
737 }
738
739 static int do_migration(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
740 {
741   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
742   ms->vm = vm;
743   ms->src_pm = src_pm;
744   ms->dst_pm = dst_pm;
745
746   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
747    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
748   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
749   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
750
751   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
752   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
753
754   char** argv = xbt_new(char*, 2);
755   argv[0]     = pr_rx_name;
756   argv[1]     = nullptr;
757   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
758
759   argv        = xbt_new(char*, 2);
760   argv[0]     = pr_tx_name;
761   argv[1]     = nullptr;
762   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
763
764   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
765   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
766   msg_task_t task = nullptr;
767   msg_error_t ret = MSG_TIMEOUT;
768   while (ret == MSG_TIMEOUT && MSG_host_is_on(dst_pm)) // Wait while you receive the message o
769     ret = MSG_task_receive_with_timeout(&task, ms->mbox_ctl, 4);
770
771   xbt_free(ms->mbox_ctl);
772   xbt_free(ms->mbox);
773   xbt_free(ms);
774
775   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
776     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
777     // other side. Hence, just throw the execption
778     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
779     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
780     // required or not
781     return -1;
782   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
783     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
784     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
785     return -2;
786   }
787
788   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
789   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
790   xbt_free(expected_task_name);
791   MSG_task_destroy(task);
792   return 0;
793 }
794
795 /** @brief Migrate the VM to the given host.
796  *  @ingroup msg_VMs
797  *
798  * FIXME: No migration cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a MSG_task_send() before or after,
799  * depending on whether you want to do cold or hot migration.
800  */
801 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t new_pm)
802 {
803   /* some thoughts:
804    * - One approach is ...
805    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
806    *   receive the state of the source
807    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
808    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
809    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
810    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
811    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
812    *
813    * - Another one is ...
814    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
815    *
816    * The second one would be easier.
817    */
818
819   simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVm    = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
820   simgrid::surf::VirtualMachineImpl* pimpl = typedVm->pimpl_vm_;
821   msg_host_t old_pm                        = pimpl->getPm();
822
823   if (old_pm->isOff())
824     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->cname(), old_pm->cname());
825
826   if (new_pm->isOff())
827     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->cname(), new_pm->cname());
828
829   if (!MSG_vm_is_running(vm))
830     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->cname());
831
832   if (typedVm->isMigrating())
833     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->cname());
834
835   pimpl->isMigrating = true;
836
837   int ret = do_migration(vm, old_pm, new_pm);
838   if (ret == -1) {
839     pimpl->isMigrating = false;
840     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", old_pm->cname(), vm->cname());
841   } else if (ret == -2) {
842     pimpl->isMigrating = false;
843     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", new_pm->cname(),
844            vm->cname());
845   }
846 }
847
848 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
849  *  @ingroup msg_VMs
850  *
851  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
852  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
853  *
854  * No suspension cost occurs.
855  */
856 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
857 {
858   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
859     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM '%s', which is migrating", vm->cname());
860
861   simcall_vm_suspend(vm);
862
863   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
864
865   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
866     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
867     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
868     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
869     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
870   }
871 }
872
873 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
874  *  @ingroup msg_VMs
875  *
876  * No resume cost occurs.
877  */
878 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
879 {
880   simcall_vm_resume(vm);
881
882   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
883     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
884     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
885     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
886   }
887 }
888
889
890 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
891  *  @ingroup msg_VMs
892  *
893  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
894  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
895  *
896  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_write() before
897  * or after, depending on the exact semantic of VM save to you.
898  */
899 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
900 {
901   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
902     THROWF(vm_error, 0, "Cannot save VM '%s', which is migrating.", vm->cname());
903
904   simcall_vm_save(vm);
905
906   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
907     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
908     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
909     val_t value              = PJ_value_get_or_new("save", "0 1 0", type); // save is green
910     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
911   }
912 }
913
914 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
915  *  @ingroup msg_VMs
916  *
917  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_read() before or
918  * after, depending on the exact semantic of VM restore to you.
919  */
920 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
921 {
922   simcall_vm_restore(vm);
923
924   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
925     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
926     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
927     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
928   }
929 }
930
931 /** @brief Get the physical host of a given VM.
932  *  @ingroup msg_VMs
933  */
934 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
935 {
936   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getPm();
937 }
938
939 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
940  *  @ingroup msg_VMs
941  *
942  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
943  *
944  * For example,
945  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
946  *  On VM0, there is Task2.
947  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
948  * Then,
949  *  Task1\@PM0 gets 50%.
950  *  Task2\@VM0 gets 25%.
951  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
952  *
953  * 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
954  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
955  *
956  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
957  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
958  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
959  *
960  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
961  *
962  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
963  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
964  */
965 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
966 {
967   simcall_vm_set_bound(vm, bound);
968 }