testsuite/surf/simeng_usage.c

   1 /*      $Id$     */
   2
   3 /* A few tests for the maxmin library                                       */
   4
   5 /* Copyright (c) 2004 Arnaud Legrand. All rights reserved.                  */
   6
   7 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   9
  10 #ifdef __BORLANDC__
  11 #pragma hdrstop
  12 #endif
  13
  14 #include "xbt/sysdep.h"
  15 #include "surf/maxmin.h"
  16 #include "xbt/log.h"
  17 #include "xbt/module.h"
  18 #include <math.h>
  19
  20
  21
  22 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(surf_test,
  23                              "Messages specific for surf example");
  24
  25 #define PRINT_VAR(var) DEBUG1(#var " = %g",lmm_variable_getvalue(var));
  26 #define SHOW_EXPR(expr) DEBUG1(#expr " = %g",expr);
  27
  28 /*                               */
  29 /*        ______                 */
  30 /*  ==l1==  L2  ==L3==           */
  31 /*        ------                 */
  32 /*                               */
  33
  34 typedef enum {
  35   MAXMIN,
  36   SDP,
  37   LAGRANGE_RENO,
  38   LAGRANGE_VEGAS,
  39 } method_t;
  40
  41 static double dichotomy(double func(double), double min, double max,
  42                         double min_error)
  43 {
  44   double middle;
  45   double min_func, max_func, middle_func;
  46
  47   double overall_error = 2 * min_error;
  48
  49   min_func = func(min);
  50   max_func = func(max);
  51
  52   if ((min_func > 0 && max_func > 0))
  53     return min - 1.0;
  54   if ((min_func < 0 && max_func < 0))
  55     return max + 1.0;
  56   if ((min_func > 0 && max_func < 0))
  57     abort();
  58
  59   while (overall_error > min_error) {
  60     if ((min_func > 0 && max_func > 0) ||
  61         (min_func < 0 && max_func < 0) || (min_func > 0 && max_func < 0)) {
  62       abort();
  63     }
  64
  65     middle = (max + min) / 2.0;
  66     if ((min == middle) || (max == middle)) {
  67       break;
  68     }
  69     middle_func = func(middle);
  70
  71     if (middle_func < 0) {
  72       min = middle;
  73       min_func = middle_func;
  74       overall_error = max - middle_func;
  75     } else if (middle_func > 0) {
  76       max = middle;
  77       max_func = middle_func;
  78       overall_error = max - middle_func;
  79     } else {
  80       overall_error = 0;
  81     }
  82   }
  83   return ((min + max) / 2.0);
  84 }
  85
  86 double a_test_1 = 0;
  87 double b_test_1 = 0;
  88 static double diff_lagrange_test_1(double x)
  89 {
  90   return -(3 / (1 + 3 * x * x / 2) -
  91            3 / (2 * (3 * (a_test_1 - x) * (a_test_1 - x) / 2 + 1)) +
  92            3 / (2 *
  93                 (3 * (b_test_1 - a_test_1 + x) *
  94                  (b_test_1 - a_test_1 + x) / 2 + 1)));
  95 }
  96
  97 void test1(method_t method);
  98 void test1(method_t method)
  99 {
 100   lmm_system_t Sys = NULL;
 101   lmm_constraint_t L1 = NULL;
 102   lmm_constraint_t L2 = NULL;
 103   lmm_constraint_t L3 = NULL;
 104
 105   lmm_variable_t R_1_2_3 = NULL;
 106   lmm_variable_t R_1 = NULL;
 107   lmm_variable_t R_2 = NULL;
 108   lmm_variable_t R_3 = NULL;
 109
 110   double a = 1.0, b = 10.0;
 111
 112   if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 113     //set default functions for TCP Vegas
 114     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_fpi);
 115   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 116     //set default functions for TCP Reno
 117     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_fpi);
 118   }
 119
 120
 121   Sys = lmm_system_new();
 122   L1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L1", a);
 123   L2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L2", b);
 124   L3 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "L3", a);
 125
 126   R_1_2_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1->2->3", 1.0, -1.0, 3);
 127   R_1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 1", 1.0, -1.0, 1);
 128   R_2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 2", 1.0, -1.0, 1);
 129   R_3 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "R 3", 1.0, -1.0, 1);
 130
 131   lmm_update_variable_latency(Sys, R_1_2_3, 1.0);
 132   lmm_update_variable_latency(Sys, R_1, 1.0);
 133   lmm_update_variable_latency(Sys, R_2, 1.0);
 134   lmm_update_variable_latency(Sys, R_3, 1.0);
 135
 136   lmm_expand(Sys, L1, R_1_2_3, 1.0);
 137   lmm_expand(Sys, L2, R_1_2_3, 1.0);
 138   lmm_expand(Sys, L3, R_1_2_3, 1.0);
 139
 140   lmm_expand(Sys, L1, R_1, 1.0);
 141
 142   lmm_expand(Sys, L2, R_2, 1.0);
 143
 144   lmm_expand(Sys, L3, R_3, 1.0);
 145
 146
 147   if (method == MAXMIN) {
 148     lmm_solve(Sys);
 149 #ifdef HAVE_SDP
 150   } else if (method == SDP) {
 151     sdp_solve(Sys);
 152 #endif
 153   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 154     double x = 3 * a / 4 - 3 * b / 8 +
 155       sqrt(9 * b * b + 4 * a * a - 4 * a * b) / 8;
 156     /* Computed with mupad and D_f=1.0 */
 157     double max_deviation = 0.0;
 158     if (x > a) {
 159       x = a;
 160     }
 161     if (x < 0) {
 162       x = 0;
 163     }
 164
 165     lagrange_solve(Sys);
 166
 167     max_deviation =
 168         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
 169     max_deviation =
 170         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
 171     max_deviation =
 172         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
 173     max_deviation =
 174         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
 175
 176     if (max_deviation > 1e-8) {
 177       DEBUG1("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
 178       DEBUG1("Found x = %1.20f", x);
 179       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_1): %1.20f",
 180              lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
 181       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_2): %1.20f",
 182              lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
 183       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_3): %1.20f",
 184              lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
 185       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_1_2_3): %1.20f",
 186              lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
 187     }
 188   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 189     double x;
 190     double max_deviation = 0.0;
 191
 192     a_test_1 = a;
 193     b_test_1 = b;
 194     x = dichotomy(diff_lagrange_test_1, 0, a, 1e-8);
 195
 196     if (x < 0)
 197       x = 0;
 198     if (x > a)
 199       x = a;
 200     lagrange_solve(Sys);
 201
 202     max_deviation =
 203         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1) - x));
 204     max_deviation =
 205         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_3) - x));
 206     max_deviation =
 207         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x)));
 208     max_deviation =
 209         MAX(max_deviation, fabs(lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x)));
 210
 211     if (max_deviation > 1e-8) {
 212       DEBUG1("Max Deviation from optimal solution : %g", max_deviation);
 213       DEBUG1("Found x = %1.20f", x);
 214       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_1): %1.20f",
 215              lmm_variable_getvalue(R_1) - x);
 216       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_2): %1.20f",
 217              lmm_variable_getvalue(R_2) - (b - a + x));
 218       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_3): %1.20f",
 219              lmm_variable_getvalue(R_3) - x);
 220       DEBUG1("Deviation from optimal solution (R_1_2_3): %1.20f",
 221              lmm_variable_getvalue(R_1_2_3) - (a - x));
 222     }
 223   } else {
 224     xbt_assert0(0, "Invalid method");
 225   }
 226
 227   PRINT_VAR(R_1_2_3);
 228   PRINT_VAR(R_1);
 229   PRINT_VAR(R_2);
 230   PRINT_VAR(R_3);
 231
 232   lmm_system_free(Sys);
 233 }
 234
 235 void test2(method_t method);
 236 void test2(method_t method)
 237 {
 238   lmm_system_t Sys = NULL;
 239   lmm_constraint_t CPU1 = NULL;
 240   lmm_constraint_t CPU2 = NULL;
 241
 242   lmm_variable_t T1 = NULL;
 243   lmm_variable_t T2 = NULL;
 244
 245
 246   if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 247     //set default functions for TCP Vegas
 248     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_fpi);
 249   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 250     //set default functions for TCP Reno
 251     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_fpi);
 252   }
 253
 254   Sys = lmm_system_new();
 255   CPU1 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU1", 200.0);
 256   CPU2 = lmm_constraint_new(Sys, (void *) "CPU2", 100.0);
 257
 258   T1 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T1", 1.0, -1.0, 1);
 259   T2 = lmm_variable_new(Sys, (void *) "T2", 1.0, -1.0, 1);
 260
 261   lmm_update_variable_latency(Sys, T1, 1.0);
 262   lmm_update_variable_latency(Sys, T2, 1.0);
 263
 264
 265   lmm_expand(Sys, CPU1, T1, 1.0);
 266   lmm_expand(Sys, CPU2, T2, 1.0);
 267
 268
 269
 270   if (method == MAXMIN) {
 271     lmm_solve(Sys);
 272 #ifdef HAVE_SDP
 273   } else if (method == SDP) {
 274     sdp_solve(Sys);
 275 #endif
 276   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 277     lagrange_solve(Sys);
 278   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 279     lagrange_solve(Sys);
 280   } else {
 281     xbt_assert0(0, "Invalid method");
 282   }
 283
 284   PRINT_VAR(T1);
 285   PRINT_VAR(T2);
 286
 287   lmm_system_free(Sys);
 288 }
 289
 290
 291
 292 void test3(method_t method);
 293 void test3(method_t method)
 294 {
 295   int flows = 11;
 296   int links = 10;
 297
 298   int i = 0;
 299   int j = 0;
 300
 301   double **A;
 302
 303   lmm_system_t Sys = NULL;
 304   lmm_constraint_t *tmp_cnst = NULL;
 305   lmm_variable_t *tmp_var = NULL;
 306   char **tmp_name;
 307
 308
 309   /*array to add the the constraints of fictiv variables */
 310   double B[15] = { 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
 311
 312     1, 1, 1, 1, 1
 313   };
 314
 315   A = (double **) calloc(links + 5, sizeof(double));
 316
 317   for (i = 0; i < links + 5; i++) {
 318     A[i] = (double *) calloc(flows + 5, sizeof(double));
 319
 320     for (j = 0; j < flows + 5; j++) {
 321       A[i][j] = 0.0;
 322
 323       if (i >= links || j >= flows) {
 324         A[i][j] = 0.0;
 325       }
 326     }
 327   }
 328
 329   /*matrix that store the constraints/topollogy */
 330   /*double A[15][16]=
 331      {{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 332      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 333      {0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 334      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 335      {1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 336      {1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 337      {1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
 338      {0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
 339      {0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1,    0, 0, 0, 0, 0},
 340      {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0,    0, 0, 0, 0, 0},
 341
 342      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    1, 0, 0, 0, 0},
 343      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 1, 0, 0, 0},
 344      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 1, 0, 0},
 345      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 1, 0},
 346      {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,    0, 0, 0, 0, 1}
 347      }; */
 348
 349   A[0][1] = 1.0;
 350   A[0][7] = 1.0;
 351
 352   A[1][1] = 1.0;
 353   A[1][7] = 1.0;
 354   A[1][8] = 1.0;
 355
 356   A[2][1] = 1.0;
 357   A[2][8] = 1.0;
 358
 359   A[2][1] = 1.0;
 360   A[2][8] = 1.0;
 361
 362   A[3][8] = 1.0;
 363
 364   A[4][0] = 1.0;
 365   A[4][3] = 1.0;
 366   A[4][9] = 1.0;
 367
 368   A[5][0] = 1.0;
 369   A[5][3] = 1.0;
 370   A[5][4] = 1.0;
 371   A[5][9] = 1.0;
 372
 373   A[6][0] = 1.0;
 374   A[6][4] = 1.0;
 375   A[6][9] = 1.0;
 376   A[6][10] = 1.0;
 377
 378   A[7][2] = 1.0;
 379   A[7][4] = 1.0;
 380   A[7][6] = 1.0;
 381   A[7][9] = 1.0;
 382   A[7][10] = 1.0;
 383
 384   A[8][2] = 1.0;
 385   A[8][10] = 1.0;
 386
 387   A[9][5] = 1.0;
 388   A[9][6] = 1.0;
 389   A[9][9] = 1.0;
 390
 391
 392   A[10][11] = 1.0;
 393   A[11][12] = 1.0;
 394   A[12][13] = 1.0;
 395   A[13][14] = 1.0;
 396   A[14][15] = 1.0;
 397
 398
 399   if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 400     lmm_set_default_protocol_function(func_vegas_fpi);
 401   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 402     lmm_set_default_protocol_function(func_reno_fpi);
 403   }
 404
 405   Sys = lmm_system_new();
 406
 407
 408
 409   tmp_name = (char **) calloc(31, sizeof(char *));
 410   for (i = 0; i < 31; i++) {
 411     tmp_name[i] = (char *) calloc(10, sizeof(char));
 412   }
 413
 414   /*
 415    * Creates the constraints
 416    */
 417   tmp_cnst = calloc(15, sizeof(lmm_constraint_t));
 418   for (i = 0; i < 15; i++) {
 419     sprintf(tmp_name[i], "C_%03d", i);
 420     tmp_cnst[i] = lmm_constraint_new(Sys, (void *) tmp_name[i], B[i]);
 421   }
 422
 423
 424   /*
 425    * Creates the variables
 426    */
 427   tmp_var = calloc(16, sizeof(lmm_variable_t));
 428   for (j = 0; j < 16; j++) {
 429     sprintf(tmp_name[i + j], "X_%03d", j);
 430     tmp_var[j] =
 431         lmm_variable_new(Sys, (void *) tmp_name[i + j], 1.0, -1.0, 15);
 432     lmm_update_variable_latency(Sys, tmp_var[j], 1.0);
 433   }
 434
 435   /*
 436    * Link constraints and variables
 437    */
 438   for (i = 0; i < 15; i++) {
 439     for (j = 0; j < 16; j++) {
 440       if (A[i][j]) {
 441         lmm_expand(Sys, tmp_cnst[i], tmp_var[j], 1.0);
 442       }
 443     }
 444   }
 445
 446
 447
 448   if (method == MAXMIN) {
 449     lmm_solve(Sys);
 450 #ifdef HAVE_SDP
 451   } else if (method == SDP) {
 452     sdp_solve(Sys);
 453 #endif
 454   } else if (method == LAGRANGE_VEGAS) {
 455     lagrange_solve(Sys);
 456   } else if (method == LAGRANGE_RENO) {
 457     lagrange_solve(Sys);
 458   } else {
 459     xbt_assert0(0, "Invalid method");
 460   }
 461
 462   for (j = 0; j < 16; j++) {
 463     PRINT_VAR(tmp_var[j]);
 464   }
 465
 466   free(tmp_var);
 467   free(tmp_cnst);
 468   free(tmp_name);
 469   lmm_system_free(Sys);
 470 }
 471
 472 #ifdef __BORLANDC__
 473 #pragma argsused
 474 #endif
 475
 476 int main(int argc, char **argv)
 477 {
 478   xbt_init(&argc, argv);
 479
 480
 481   DEBUG0("**************************** ");
 482   DEBUG0("*****                  ***** ");
 483   DEBUG0("*****      TEST 1      ***** ");
 484   DEBUG0("*****                  ***** ");
 485   DEBUG0("**************************** ");
 486
 487
 488   DEBUG0("***** Test 1 (Max-Min) ***** ");
 489   test1(MAXMIN);
 490 #ifdef HAVE_SDP
 491   DEBUG0("***** Test 1 (SDP) ***** ");
 492   test1(SDP);
 493 #endif
 494   DEBUG0("***** Test 1 (Lagrange - Vegas) ***** ");
 495   test1(LAGRANGE_VEGAS);
 496   DEBUG0("***** Test 1 (Lagrange - Reno) ***** ");
 497   test1(LAGRANGE_RENO);
 498
 499
 500   DEBUG0("**************************** ");
 501   DEBUG0("*****                  ***** ");
 502   DEBUG0("*****      TEST 2      ***** ");
 503   DEBUG0("*****                  ***** ");
 504   DEBUG0("**************************** ");
 505
 506
 507   DEBUG0("***** Test 2 (Max-Min) ***** ");
 508   test2(MAXMIN);
 509 #ifdef HAVE_SDP
 510   DEBUG0("***** Test 2 (SDP) ***** ");
 511   test2(SDP);
 512 #endif
 513   DEBUG0("***** Test 2 (Lagrange - Vegas) ***** ");
 514   test2(LAGRANGE_VEGAS);
 515   DEBUG0("***** Test 2 (Lagrange - Reno) ***** ");
 516   test2(LAGRANGE_RENO);
 517
 518
 519
 520   DEBUG0("**************************** ");
 521   DEBUG0("*****                  ***** ");
 522   DEBUG0("*****      TEST 3      ***** ");
 523   DEBUG0("*****                  ***** ");
 524   DEBUG0("**************************** ");
 525
 526
 527   DEBUG0("***** Test 3 (Max-Min) ***** ");
 528   test3(MAXMIN);
 529 #ifdef HAVE_SDP
 530   DEBUG0("***** Test 3 (SDP) ***** ");
 531   test3(SDP);
 532 #endif
 533   DEBUG0("***** Test 3 (Lagrange - Vegas) ***** ");
 534   test3(LAGRANGE_VEGAS);
 535   DEBUG0("***** Test 3 (Lagrange - Reno) ***** ");
 536   test3(LAGRANGE_RENO);
 537
 538   return 0;
 539 }