src/surf/platf_generator.c

   1
   2
   3 #include "simgrid/platf_generator.h"
   4 #include "platf_generator_private.h"
   5 #include "xbt.h"
   6 #include "xbt/RngStream.h"
   7 #include <math.h>
   8
   9 static xbt_graph_t platform_graph = NULL;
  10 static xbt_dynar_t promoter_dynar = NULL;
  11 static xbt_dynar_t labeler_dynar = NULL;
  12
  13 static RngStream rng_stream = NULL;
  14
  15 static unsigned long last_link_id = 0;
  16
  17 xbt_graph_t platf_graph_get(void) {
  18   // We need some debug, so let's add this function
  19   // WARNING : shold be removed when it becomes useless
  20   return platform_graph;
  21 }
  22
  23 void platf_random_seed(unsigned long seed[6]) {
  24
  25   if(rng_stream == NULL) {
  26     //stream not created yet, we do it now
  27     rng_stream = RngStream_CreateStream(NULL);
  28   }
  29   if(seed != NULL) {
  30     RngStream_SetSeed(rng_stream, seed);
  31   }
  32 }
  33
  34 void platf_graph_init(unsigned long node_count) {
  35   unsigned long i;
  36   platform_graph = xbt_graph_new_graph(FALSE, NULL);
  37   if(rng_stream == NULL) {
  38     rng_stream = RngStream_CreateStream(NULL);
  39   }
  40
  41   for(i=0 ; i<node_count ; i++) {
  42     context_node_t node_data = NULL;
  43     node_data = xbt_new0(s_context_node_t, 1);
  44     node_data->id = i+1;
  45     node_data->x = 0;
  46     node_data->y = 0;
  47     node_data->degree = 0;
  48     node_data->kind = ROUTER;
  49     xbt_graph_new_node(platform_graph, (void*) node_data);
  50   }
  51
  52   last_link_id = 0;
  53
  54 }
  55
  56 void platf_node_connect(xbt_node_t node1, xbt_node_t node2) {
  57   context_node_t node1_data;
  58   context_node_t node2_data;
  59   node1_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node1);
  60   node2_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node2);
  61   node1_data->degree++;
  62   node2_data->degree++;
  63
  64   context_edge_t edge_data = NULL;
  65   edge_data = xbt_new0(s_context_edge_t, 1);
  66   edge_data->id = ++last_link_id;
  67   edge_data->length = platf_node_distance(node1, node2);
  68   edge_data->labeled = FALSE;
  69   xbt_graph_new_edge(platform_graph, node1, node2, (void*)edge_data);
  70 }
  71
  72 double platf_node_distance(xbt_node_t node1, xbt_node_t node2) {
  73   context_node_t node1_data;
  74   context_node_t node2_data;
  75   double delta_x;
  76   double delta_y;
  77   double distance;
  78   node1_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node1);
  79   node2_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(node2);
  80   delta_x = node1_data->x - node2_data->x;
  81   delta_y = node1_data->y - node2_data->y;
  82   distance = sqrt(delta_x*delta_x + delta_y*delta_y);
  83   return distance;
  84 }
  85
  86 void platf_graph_uniform(unsigned long node_count) {
  87   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
  88   xbt_node_t graph_node = NULL;
  89   context_node_t node_data = NULL;
  90   unsigned int i;
  91   platf_graph_init(node_count);
  92   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
  93   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
  94     node_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(graph_node);
  95     node_data->x = RngStream_RandU01(rng_stream);
  96     node_data->y = RngStream_RandU01(rng_stream);
  97   }
  98 }
  99
 100 void platf_graph_heavytailed(unsigned long node_count) {
 101   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 102   xbt_node_t graph_node = NULL;
 103   context_node_t node_data = NULL;
 104   unsigned int i;
 105   platf_graph_init(node_count);
 106   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 107   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 108     node_data = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(graph_node);
 109     node_data->x = random_pareto(0, 1, 1.0/*K*/, 10e9/*P*/, 1.0/*alpha*/);
 110     node_data->y = random_pareto(0, 1, 1.0/*K*/, 10e9/*P*/, 1.0/*alpha*/);
 111   }
 112 }
 113
 114 void platf_graph_interconnect_star(void) {
 115   /* All the nodes are connected to the first one */
 116   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 117   xbt_node_t graph_node = NULL;
 118   xbt_node_t first_node = NULL;
 119   unsigned int i;
 120
 121   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 122   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 123     if(i==0) {
 124       //Ok, we get the first node, let's keep it somewhere...
 125       first_node = graph_node;
 126     } else {
 127       //All the other nodes are connected to the first one
 128       platf_node_connect(graph_node, first_node);
 129     }
 130   }
 131 }
 132
 133 void platf_graph_interconnect_line(void) {
 134   /* Node are connected to the previous and the next node, in a line */
 135   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 136   xbt_node_t graph_node = NULL;
 137   xbt_node_t old_node = NULL;
 138   unsigned int i;
 139
 140   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 141   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 142     if(old_node != NULL) {
 143       platf_node_connect(graph_node, old_node);
 144     }
 145     old_node = graph_node;
 146   }
 147 }
 148
 149 void platf_graph_interconnect_ring(void) {
 150   /* Create a simple topology where all nodes are connected along a ring */
 151   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 152   xbt_node_t graph_node = NULL;
 153   xbt_node_t old_node = NULL;
 154   xbt_node_t first_node = NULL;
 155   unsigned int i;
 156
 157   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 158   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 159     if(i == 0) {
 160       // this is the first node, let's keep it somewhere
 161       first_node = graph_node;
 162     } else {
 163       //connect each node to the previous one
 164       platf_node_connect(graph_node, old_node);
 165     }
 166     old_node = graph_node;
 167   }
 168   //we still have to connect the first and the last node together
 169   platf_node_connect(first_node, graph_node);
 170 }
 171
 172 void platf_graph_interconnect_clique(void) {
 173   /* Create a simple topology where all nodes are connected to each other, in a clique manner */
 174   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 175   xbt_node_t first_node = NULL;
 176   xbt_node_t second_node = NULL;
 177   unsigned int i,j;
 178
 179   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 180   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 181     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 182       platf_node_connect(first_node, second_node);
 183     }
 184   }
 185 }
 186
 187 void platf_graph_interconnect_uniform(double alpha) {
 188   /* Creates a topology where the probability to connect two nodes is uniform (unrealistic, but simple)
 189      alpha : Probability for two nodes to get connected */
 190   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 191   xbt_node_t first_node = NULL;
 192   xbt_node_t second_node = NULL;
 193   unsigned int i,j;
 194
 195   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 196   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 197     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 198       if(j>=i)
 199         break;
 200       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < alpha) {
 201         platf_node_connect(first_node, second_node);
 202       }
 203     }
 204   }
 205 }
 206
 207 void platf_graph_interconnect_exponential(double alpha) {
 208   /* Create a topology where the probability follows an exponential law
 209      Number of edges increases with alpha */
 210   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 211   xbt_node_t first_node = NULL;
 212   xbt_node_t second_node = NULL;
 213   unsigned int i,j;
 214   double L = sqrt(2.0); /*  L = c*sqrt(2); c=side of placement square */
 215   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 216   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 217     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 218       if(j>=i)
 219         break;
 220       double d = platf_node_distance(first_node, second_node);
 221       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < alpha*exp(-d/(L-d))) {
 222         platf_node_connect(first_node, second_node);
 223       }
 224     }
 225   }
 226 }
 227
 228 void platf_graph_interconnect_waxman(double alpha, double beta) {
 229   /* Create a topology where the probability follows the model of Waxman
 230    * (see Waxman, Routing of Multipoint Connections, IEEE J. on Selected Areas in Comm., 1988)
 231    *
 232    * Number of edges increases with alpha
 233    * edge length heterogeneity increases with beta
 234    */
 235   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 236   xbt_node_t first_node = NULL;
 237   xbt_node_t second_node = NULL;
 238   unsigned int i,j;
 239   double L = sqrt(2.0); /*  L = c*sqrt(2); c=side of placement square */
 240   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 241   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 242     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 243       if(j>=i)
 244         break;
 245       double d = platf_node_distance(first_node, second_node);
 246       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < alpha*exp(-d/(L*beta))) {
 247         platf_node_connect(first_node, second_node);
 248       }
 249     }
 250   }
 251 }
 252
 253 void platf_graph_interconnect_zegura(double alpha, double beta, double r) {
 254   /* Create a topology where the probability follows the model of Zegura
 255    * (see Zegura, Calvert, Donahoo, A quantitative comparison of graph-based models
 256    * for Internet topology, IEEE/ACM Transactions on Networking, 1997.)
 257    *
 258    * alpha : Probability of connexion for short edges
 259    * beta : Probability of connexion for long edges
 260    * r : Limit between long and short edges (between 0 and sqrt(2) since nodes are placed on the unit square)
 261    */
 262   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 263   xbt_node_t first_node = NULL;
 264   xbt_node_t second_node = NULL;
 265   unsigned int i,j;
 266   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 267   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 268     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 269       if(j>=i)
 270         break;
 271       double d = platf_node_distance(first_node, second_node);
 272       double proba = d < r ? alpha : beta;
 273       if(RngStream_RandU01(rng_stream) < proba) {
 274         platf_node_connect(first_node, second_node);
 275       }
 276     }
 277   }
 278 }
 279
 280 void platf_graph_interconnect_barabasi(void) {
 281   /* Create a topology constructed according to the Barabasi-Albert algorithm (follows power laws)
 282      (see Barabasi and Albert, Emergence of scaling in random networks, Science 1999, num 59, p509-512.) */
 283   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 284   xbt_node_t first_node = NULL;
 285   xbt_node_t second_node = NULL;
 286   context_node_t node_data = NULL;
 287   unsigned int i,j;
 288   unsigned long sum = 0;
 289   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 290   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, first_node) {
 291     xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, j, second_node) {
 292       if(j>=i)
 293         break;
 294       node_data = xbt_graph_node_get_data(second_node);
 295       if(sum==0 || RngStream_RandU01(rng_stream) < ((double)(node_data->degree)/ (double)sum)) {
 296         platf_node_connect(first_node, second_node);
 297         sum += 2;
 298       }
 299     }
 300   }
 301 }
 302
 303 void platf_graph_promote_to_host(context_node_t node, sg_platf_host_cbarg_t parameters) {
 304   node->kind = HOST;
 305   memcpy(&(node->host_parameters), parameters, sizeof(s_sg_platf_host_cbarg_t));
 306 }
 307
 308 void platf_graph_promote_to_cluster(context_node_t node, sg_platf_cluster_cbarg_t parameters) {
 309   node->kind = CLUSTER;
 310   memcpy(&(node->cluster_parameters), parameters, sizeof(s_sg_platf_cluster_cbarg_t));
 311 }
 312
 313 void platf_graph_link_label(context_edge_t edge, sg_platf_link_cbarg_t parameters) {
 314   memcpy(&(edge->link_parameters), parameters, sizeof(s_sg_platf_link_cbarg_t));
 315 }
 316
 317 void platf_graph_promoter(platf_promoter_cb_t promoter_callback) {
 318   if(promoter_dynar == NULL) {
 319     promoter_dynar = xbt_dynar_new(sizeof(platf_promoter_cb_t), NULL);
 320   }
 321   xbt_dynar_push(promoter_dynar, &promoter_callback);
 322 }
 323
 324 void platf_graph_labeler(platf_labeler_cb_t labeler_callback) {
 325   if(labeler_dynar == NULL) {
 326     labeler_dynar = xbt_dynar_new(sizeof(void*), NULL);
 327   }
 328   xbt_dynar_push(labeler_dynar, &labeler_callback);
 329 }
 330
 331 void platf_do_promote(void) {
 332   platf_promoter_cb_t promoter_callback;
 333   xbt_node_t graph_node = NULL;
 334   xbt_dynar_t dynar_nodes = NULL;
 335   context_node_t node = NULL;
 336   unsigned int i, j;
 337   dynar_nodes = xbt_graph_get_nodes(platform_graph);
 338   xbt_dynar_foreach(dynar_nodes, i, graph_node) {
 339     node = (context_node_t) xbt_graph_node_get_data(graph_node);
 340     xbt_dynar_foreach(promoter_dynar, j, promoter_callback) {
 341       if(node->kind != ROUTER)
 342         break;
 343       promoter_callback(node);
 344     }
 345   }
 346 }
 347
 348 void platf_do_label(void) {
 349   platf_labeler_cb_t labeler_callback;
 350   xbt_edge_t graph_edge = NULL;
 351   xbt_dynar_t dynar_edges = NULL;
 352   context_edge_t edge = NULL;
 353   unsigned int i, j;
 354   dynar_edges = xbt_graph_get_edges(platform_graph);
 355   xbt_dynar_foreach(dynar_edges, i, graph_edge) {
 356     edge = (context_edge_t) xbt_graph_edge_get_data(graph_edge);
 357     xbt_dynar_foreach(promoter_dynar, j, labeler_callback) {
 358       if(edge->labeled == TRUE)
 359         break;
 360       labeler_callback(edge);
 361     }
 362   }
 363 }
 364
 365 /* Functions used to generate interesting random values */
 366
 367 double random_pareto(double min, double max, double K, double P, double ALPHA) {
 368   double x = RngStream_RandU01(rng_stream);
 369   double den = pow(1.0 - x + x*pow(K/P, ALPHA), 1.0/ALPHA);
 370   double res = (1/den);
 371   res += min - 1; // pareto is on [1, infinity) by default
 372   if (res>max) {
 373     return max;
 374   }
 375   return res;
 376 }