Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Fill java-cloud-migration tesh file
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.c
1 /* Copyright (c) 2012-2014. 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 // QUESTIONS:
8 // 1./ check how and where a new VM is added to the list of the hosts
9 // 2./ Diff between SIMIX_Actions and SURF_Actions
10 // => SIMIX_actions : point synchro entre processus de niveau (theoretically speaking I do not have to create such SIMIX_ACTION
11 // =>  Surf_Actions
12
13 // TODO
14 //      MSG_TRACE can be revisited in order to use  the host
15 //      To implement a mixed model between workstation and vm_workstation,
16 //     please give a look at surf_model_private_t model_private at SURF Level and to the share resource functions
17 //     double (*share_resources) (double now);
18 //      For the action into the vm workstation model, we should be able to leverage the usual one (and if needed, look at
19 //              the workstation model.
20
21 #include "msg_private.h"
22 #include "xbt/sysdep.h"
23 #include "xbt/log.h"
24 #include "simgrid/platf.h"
25
26 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg,
27                                 "Cloud-oriented parts of the MSG API");
28
29
30 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
31
32 /** \ingroup m_vm_management
33  * \brief Returns the value of a given vm property
34  *
35  * \param vm a vm
36  * \param name a property name
37  * \return value of a property (or NULL if property not set)
38  */
39
40 const char *MSG_vm_get_property_value(msg_vm_t vm, const char *name)
41 {
42   return MSG_host_get_property_value(vm, name);
43 }
44
45 /** \ingroup m_vm_management
46  * \brief Returns a xbt_dict_t consisting of the list of properties assigned to this host
47  *
48  * \param vm a vm
49  * \return a dict containing the properties
50  */
51 xbt_dict_t MSG_vm_get_properties(msg_vm_t vm)
52 {
53   xbt_assert((vm != NULL), "Invalid parameters (vm is NULL)");
54
55   return (simcall_host_get_properties(vm));
56 }
57
58 /** \ingroup m_host_management
59  * \brief Change the value of a given host property
60  *
61  * \param vm a vm
62  * \param name a property name
63  * \param value what to change the property to
64  * \param free_ctn the freeing function to use to kill the value on need
65  */
66 void MSG_vm_set_property_value(msg_vm_t vm, const char *name, void *value, void_f_pvoid_t free_ctn)
67 {
68   xbt_dict_set(MSG_host_get_properties(vm), name, value, free_ctn);
69 }
70
71 /** \ingroup msg_vm_management
72  * \brief Finds a msg_vm_t using its name.
73  *
74  * This is a name directory service
75  * \param name the name of a vm.
76  * \return the corresponding vm
77  *
78  * Please note that a VM is a specific host. Hence, you should give a different name
79  * for each VM/PM.
80  */
81
82 msg_vm_t MSG_vm_get_by_name(const char *name)
83 {
84         return MSG_get_host_by_name(name);
85 }
86
87 /** \ingroup m_vm_management
88  *
89  * \brief Return the name of the #msg_host_t.
90  *
91  * This functions checks whether \a host is a valid pointer or not and return
92    its name.
93  */
94 const char *MSG_vm_get_name(msg_vm_t vm)
95 {
96   return MSG_host_get_name(vm);
97 }
98
99
100 /* **** Check state of a VM **** */
101 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
102 {
103   return simcall_vm_get_state(vm) == state;
104 }
105
106 /** @brief Returns whether the given VM has just reated, not running.
107  *  @ingroup msg_VMs
108  */
109 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
110 {
111   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
112 }
113
114 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
115  *  @ingroup msg_VMs
116  */
117 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
118 {
119   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
120 }
121
122 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
123  *  @ingroup msg_VMs
124  */
125 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
126 {
127   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_MIGRATING);
128 }
129
130 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
131  *  @ingroup msg_VMs
132  */
133 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
134 {
135   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
136 }
137
138 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
139  *  @ingroup msg_VMs
140  */
141 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
142 {
143   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
144 }
145
146 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
147  *  @ingroup msg_VMs
148  */
149 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
150 {
151   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
152 }
153
154 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
155  *  @ingroup msg_VMs
156  */
157 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
158 {
159   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
160 }
161
162
163
164 /* ------------------------------------------------------------------------- */
165 /* ------------------------------------------------------------------------- */
166
167 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
168
169 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
170  *  @ingroup msg_VMs*
171  *  All parameters are in MBytes
172  *
173  */
174 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t ind_pm, const char *name, int ncpus, int ramsize,
175                                              int net_cap, char *disk_path, int disksize,
176                                                  int mig_netspeed, int dp_intensity)
177 {
178         /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
179         double host_speed = MSG_get_host_speed(ind_pm);
180         double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
181         
182         msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(ind_pm, name);
183         s_ws_params_t params;
184         memset(&params, 0, sizeof(params));
185         params.ramsize = 1L * 1024 * 1024 * ramsize;
186         //params.overcommit = 0;
187         params.devsize = 0;
188         params.skip_stage2 = 0;
189         params.max_downtime = 0.03;
190         params.dp_rate = (update_speed * 1L * 1024 * 1024 ) / host_speed; 
191         params.dp_cap = params.ramsize / 0.9; // working set memory is 90%
192         params.mig_speed = 1L * 1024 * 1024 * mig_netspeed; // mig_speed
193
194    //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate, params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
195         simcall_host_set_params(vm, &params);
196
197         return vm;
198 }
199
200
201 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
202  *  @ingroup msg_VMs*
203  *
204  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
205  */
206 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t ind_pm, const char *name)
207 {
208   /* make sure the VM of the same name does not exit */
209   {
210     void *ind_host_tmp = xbt_lib_get_elm_or_null(host_lib, name);
211     if (ind_host_tmp) {
212       XBT_ERROR("host %s already exits", name);
213       return NULL;
214     }
215   }
216
217   /* Note: ind_vm and vm_workstation point to the same elm object. */
218   msg_vm_t ind_vm = NULL;
219   void *ind_vm_workstation =  NULL;
220
221   /* Ask the SIMIX layer to create the surf vm resource */
222   ind_vm_workstation = simcall_vm_create(name, ind_pm);
223   ind_vm = (msg_vm_t) __MSG_host_create(ind_vm_workstation);
224
225   XBT_DEBUG("A new VM (%s) has been created", name);
226
227   #ifdef HAVE_TRACING
228   TRACE_msg_vm_create(name, ind_pm);
229   #endif
230
231   return ind_vm;
232 }
233
234 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
235  *  @ingroup msg_VMs
236  */
237 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
238 {
239   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
240   if (MSG_vm_is_running(vm))
241       simcall_vm_shutdown(vm);
242
243   if (!MSG_vm_is_created(vm)) {
244     XBT_CRITICAL("shutdown the given VM before destroying it");
245     DIE_IMPOSSIBLE;
246   }
247
248   /* Then, destroy the VM object */
249   simcall_vm_destroy(vm);
250
251   __MSG_host_destroy(vm);
252
253   #ifdef HAVE_TRACING
254   TRACE_msg_vm_end(vm);
255   #endif
256 }
257
258
259 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
260  *  @ingroup msg_VMs
261  *
262  *  If the VM cannot be started, an exception is generated.
263  *
264  */
265 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
266 {
267   simcall_vm_start(vm);
268
269   #ifdef HAVE_TRACING
270   TRACE_msg_vm_start(vm);
271   #endif
272 }
273
274
275
276 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM. Any memory that they allocated will be leaked.
277  *  @ingroup msg_VMs
278  *
279  * FIXME: No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to
280  * use a #MSG_process_sleep() or something. I'm not quite sure.
281  */
282 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
283 {
284   /* msg_vm_t equals to msg_host_t */
285   simcall_vm_shutdown(vm);
286
287   // #ifdef HAVE_TRACING
288   // TRACE_msg_vm_(vm);
289   // #endif
290 }
291
292
293
294 /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between
295  * source and destiantion PMs. mbox_ctl is used to detect the completion of a
296  * migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
297 static inline char *get_mig_mbox_src_dst(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
298 {
299   return bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
300 }
301
302 static inline char *get_mig_mbox_ctl(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
303 {
304   return bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
305 }
306
307 static inline char *get_mig_process_tx_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
308 {
309   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
310 }
311
312 static inline char *get_mig_process_rx_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
313 {
314   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
315 }
316
317 static inline char *get_mig_task_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name, int stage)
318 {
319   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
320 }
321
322 static void launch_deferred_exec_process(msg_host_t host, double computation, double prio);
323
324 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
325 {
326   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
327
328   xbt_assert(argc == 4);
329   const char *vm_name = argv[1];
330   const char *src_pm_name  = argv[2];
331   const char *dst_pm_name  = argv[3];
332   msg_vm_t vm = MSG_get_host_by_name(vm_name);
333   msg_host_t src_pm = MSG_get_host_by_name(src_pm_name);
334   msg_host_t dst_pm = MSG_get_host_by_name(dst_pm_name);
335
336
337   s_ws_params_t params;
338   simcall_host_get_params(vm, &params);
339   const double xfer_cpu_overhead = params.xfer_cpu_overhead;
340
341
342   int need_exit = 0;
343
344   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
345   char *mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
346   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, 3);
347
348   for (;;) {
349     msg_task_t task = NULL;
350     MSG_task_recv(&task, mbox);
351     {
352       double received = MSG_task_get_data_size(task);
353       /* TODO: clean up */
354       // const double alpha = 0.22L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
355       launch_deferred_exec_process(vm, received * xfer_cpu_overhead, 1);
356     }
357
358     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
359       need_exit = 1;
360
361     MSG_task_destroy(task);
362
363     if (need_exit)
364       break;
365   }
366
367
368   /* deinstall the current affinity setting */
369   simcall_vm_set_affinity(vm, src_pm, 0);
370
371   simcall_vm_migrate(vm, dst_pm);
372   simcall_vm_resume(vm);
373
374   /* install the affinity setting of the VM on the destination pm */
375   {
376     msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
377
378     unsigned long affinity_mask = (unsigned long) xbt_dict_get_or_null_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) dst_pm, sizeof(msg_host_t));
379     simcall_vm_set_affinity(vm, dst_pm, affinity_mask);
380     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s", affinity_mask, MSG_host_get_name(dst_pm), MSG_host_get_name(vm));
381   }
382
383   {
384     char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, 4);
385
386     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, NULL);
387     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox_ctl);
388     xbt_assert(ret == MSG_OK);
389
390     xbt_free(task_name);
391   }
392
393
394   xbt_free(mbox);
395   xbt_free(mbox_ctl);
396   xbt_free(finalize_task_name);
397
398   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
399
400   return 0;
401 }
402
403 static void reset_dirty_pages(msg_vm_t vm)
404 {
405   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
406
407   char *key = NULL;
408   xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
409   dirty_page_t dp = NULL;
410   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
411     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(dp->task);
412     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
413     dp->prev_remaining = remaining;
414
415     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
416   }
417 }
418
419 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
420 {
421   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
422   priv->dp_enabled = 1;
423
424   reset_dirty_pages(vm);
425 }
426
427 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
428 {
429   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
430   priv->dp_enabled = 0;
431 }
432
433 #if 0
434 /* It might be natural that we define dp_rate for each task. But, we will also
435  * have to care about how each task behavior affects the memory update behavior
436  * at the operating system level. It may not be easy to model it with a simple algorithm. */
437 double calc_updated_pages(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
438 {
439     double computed = dp->prev_remaining - remaining;
440     double duration = clock - dp->prev_clock;
441     double updated = dp->task->dp_rate * computed;
442
443     XBT_INFO("%s@%s: computated %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
444         key, sg_host_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
445     XBT_INFO("%s@%s: updated %f bytes, %f Mbytes/s",
446         key, sg_host_name(vm), updated, updated / duration / 1000 / 1000);
447
448     return updated;
449 }
450 #endif
451
452 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
453 {
454   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
455   double duration = clock - dp->prev_clock;
456
457   XBT_DEBUG("%s@%s: computated %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
458       key, sg_host_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
459
460   return computed;
461 }
462
463 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
464 {
465   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
466   double total = 0;
467
468   char *key = NULL;
469   xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
470   dirty_page_t dp = NULL;
471   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
472     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(dp->task);
473    
474          double clock = MSG_get_clock();
475
476     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
477     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
478
479     dp->prev_remaining = remaining;
480     dp->prev_clock = clock;
481   }
482
483   total += priv->dp_updated_by_deleted_tasks;
484
485   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)",
486       stage_for_fancy_debug,
487       stage2_round_for_fancy_debug,
488       total, priv->dp_updated_by_deleted_tasks);
489
490
491
492   priv->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
493
494
495   return total;
496 }
497
498 // TODO Is this code redundant with the information provided by
499 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
500 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
501 {
502   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(host);
503   double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(task);
504   char *key = bprintf("%s-%lld", task->name, task->counter);
505
506   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
507   dp->task = task;
508
509   /* It should be okay that we add a task onto a migrating VM. */
510   if (priv->dp_enabled) {
511     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
512     dp->prev_remaining = remaining;
513   }
514
515   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key) == NULL);
516   xbt_dict_set(priv->dp_objs, key, dp, NULL);
517   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, sg_host_name(host), remaining, priv->dp_enabled);
518
519   xbt_free(key);
520 }
521
522 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
523 {
524   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(host);
525
526   char *key = bprintf("%s-%lld", task->name, task->counter);
527
528   dirty_page_t dp = xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key);
529   xbt_assert(dp->task == task);
530
531   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much
532    * computaion has been done until now, and keep the information for the
533    * lookup_() function that will called soon. */
534   if (priv->dp_enabled) {
535     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(task);
536     double clock = MSG_get_clock();
537     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
538     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
539
540     priv->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
541   }
542
543   xbt_dict_remove(priv->dp_objs, key);
544   xbt_free(dp);
545
546   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, sg_host_name(host));
547
548   xbt_free(key);
549 }
550
551
552 static int deferred_exec_fun(int argc, char *argv[])
553 {
554   xbt_assert(argc == 3);
555   const char *comp_str = argv[1];
556   double computaion = atof(comp_str);
557   const char *prio_str = argv[2];
558   double prio = atof(prio_str);
559
560   msg_task_t task = MSG_task_create("__task_deferred", computaion, 0, NULL);
561   // XBT_INFO("exec deferred %f", computaion);
562
563   /* dpt is the results of the VM activity */
564   MSG_task_set_priority(task, prio);
565   MSG_task_execute(task);
566
567
568
569   MSG_task_destroy(task);
570
571   return 0;
572 }
573
574 static void launch_deferred_exec_process(msg_host_t host, double computation, double prio)
575 {
576   char *pr_name = bprintf("__pr_deferred_exec_%s", MSG_host_get_name(host));
577
578   int nargvs = 4;
579   char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
580   argv[0] = pr_name;
581   argv[1] = bprintf("%lf", computation);
582   argv[2] = bprintf("%lf", prio);
583   argv[3] = NULL;
584
585   MSG_process_create_with_arguments(pr_name, deferred_exec_fun, NULL, host, nargvs - 1, argv);
586 }
587
588
589 static int task_tx_overhead_fun(int argc, char *argv[])
590 {
591   xbt_assert(argc == 2);
592   const char *mbox = argv[1];
593
594   int need_exit = 0;
595
596   // XBT_INFO("start %s", mbox);
597
598   for (;;) {
599     msg_task_t task = NULL;
600     MSG_task_recv(&task, mbox);
601
602     // XBT_INFO("task->name %s", task->name);
603
604     if (strcmp(task->name, "finalize_making_overhead") == 0)
605       need_exit = 1;
606
607     // XBT_INFO("exec");
608     // MSG_task_set_priority(task, 1000000);
609     MSG_task_execute(task);
610     MSG_task_destroy(task);
611
612     if (need_exit)
613       break;
614   }
615
616   // XBT_INFO("bye");
617
618   return 0;
619 }
620
621 static void start_overhead_process(msg_task_t comm_task)
622 {
623   char *pr_name = bprintf("__pr_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
624   char *mbox    = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
625
626   int nargvs = 3;
627   char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
628   argv[0] = pr_name;
629   argv[1] = mbox;
630   argv[2] = NULL;
631
632   // XBT_INFO("micro start: mbox %s", mbox);
633   MSG_process_create_with_arguments(pr_name, task_tx_overhead_fun, NULL, MSG_host_self(), nargvs - 1, argv);
634 }
635
636 static void shutdown_overhead_process(msg_task_t comm_task)
637 {
638   char *mbox = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
639
640   msg_task_t task = MSG_task_create("finalize_making_overhead", 0, 0, NULL);
641
642   // XBT_INFO("micro shutdown: mbox %s", mbox);
643   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
644   xbt_assert(ret == MSG_OK);
645
646   xbt_free(mbox);
647   // XBT_INFO("shutdown done");
648 }
649
650 static void request_overhead(msg_task_t comm_task, double computation)
651 {
652   char *mbox = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
653
654   msg_task_t task = MSG_task_create("micro", computation, 0, NULL);
655
656   // XBT_INFO("req overhead");
657   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
658   xbt_assert(ret == MSG_OK);
659
660   xbt_free(mbox);
661 }
662
663 /* alpha is (floating_operations / bytes).
664  *
665  * When actual migration traffic was 32 mbytes/s, we observed the CPU
666  * utilization of the main thread of the Qemu process was 10 %. 
667  *   alpha = 0.1 * C / (32 * 1024 * 1024)
668  * where the CPU capacity of the PM is C flops/s.
669  *
670  * */
671 static void task_send_bounded_with_cpu_overhead(msg_task_t comm_task, char *mbox, double mig_speed, double alpha)
672 {
673   const double chunk_size = 1024 * 1024 * 10;
674   double remaining = MSG_task_get_data_size(comm_task);
675
676   start_overhead_process(comm_task);
677
678
679   while (remaining > 0) {
680     double data_size = chunk_size;
681     if (remaining < chunk_size)
682       data_size = remaining;
683
684     remaining -= data_size;
685
686     // XBT_INFO("remaining %f bytes", remaining);
687
688
689     double clock_sta = MSG_get_clock();
690
691     /* create a micro task */
692     {
693       char *mtask_name = bprintf("__micro_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
694       msg_task_t mtask = MSG_task_create(mtask_name, 0, data_size, NULL);
695
696       request_overhead(comm_task, data_size * alpha);
697
698       msg_error_t ret = MSG_task_send(mtask, mbox);
699       xbt_assert(ret == MSG_OK);
700
701       xbt_free(mtask_name);
702     }
703
704 #if 0
705     {
706       /* In the real world, sending data involves small CPU computation. */
707       char *mtask_name = bprintf("__micro_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
708       msg_task_t mtask = MSG_task_create(mtask_name, data_size * alpha, data_size, NULL);
709       MSG_task_execute(mtask);
710       MSG_task_destroy(mtask);
711       xbt_free(mtask_name);
712     }
713 #endif
714    
715     /* TODO */
716
717     double clock_end = MSG_get_clock();
718
719
720     if (mig_speed > 0) {
721       /*
722        * (max bandwidth) > data_size / ((elapsed time) + time_to_sleep)
723        *
724        * Thus, we get
725        *   time_to_sleep > data_size / (max bandwidth) - (elapsed time)
726        *
727        * If time_to_sleep is smaller than zero, the elapsed time was too big. We
728        * do not need a micro sleep.
729        **/
730       double time_to_sleep = data_size / mig_speed - (clock_end - clock_sta);
731       if (time_to_sleep > 0)
732         MSG_process_sleep(time_to_sleep);
733
734
735       //XBT_INFO("duration %f", clock_end - clock_sta);
736       //XBT_INFO("time_to_sleep %f", time_to_sleep);
737     }
738   }
739
740   // XBT_INFO("%s", MSG_task_get_name(comm_task));
741   shutdown_overhead_process(comm_task);
742
743 }
744
745
746 #if 0
747 static void make_cpu_overhead_of_data_transfer(msg_task_t comm_task, double init_comm_size)
748 {
749   double prev_remaining = init_comm_size;
750
751   for (;;) {
752     double remaining = MSG_task_get_remaining_communication(comm_task);
753     if (remaining == 0)
754       need_exit = 1;
755
756     double sent = prev_remaining - remaining;
757     double comp_size = sent * overhead;
758
759
760     char *comp_task_name = bprintf("__sender_overhead%s", MSG_task_get_name(comm_task));
761     msg_task_t comp_task = MSG_task_create(comp_task_name, comp_size, 0, NULL);
762     MSG_task_execute(comp_task);
763     MSG_task_destroy(comp_task);
764
765     if (need_exit)
766       break;
767
768     prev_remaining = remaining;
769
770   }
771
772   xbt_free(comp_task_name);
773 }
774 #endif
775
776 // #define USE_MICRO_TASK 1
777
778 #if 0
779 // const double alpha = 0.1L * 1.0E8 / (32L * 1024 * 1024);
780 // const double alpha = 0.25L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
781 // const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
782 // const double alpha = 0.25L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
783 // const double alpha = 0.32L * 1.0E8 / (24L * 1024 * 1024);   // makes super good values for 32 mbytes/s
784 //const double alpha = 0.32L * 1.0E8 / (32L * 1024 * 1024);
785 // const double alpha = 0.56L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
786 ////const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
787 // const double alpha = 0.56L * 1.0E8 / (90L * 1024 * 1024);
788 // const double alpha = 0.66L * 1.0E8 / (90L * 1024 * 1024);
789 // const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
790
791 /* CPU 22% when 80Mbyte/s */
792 const double alpha = 0.22L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
793 #endif
794
795
796 static void send_migration_data(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name,
797     sg_size_t size, char *mbox, int stage, int stage2_round, double mig_speed, double xfer_cpu_overhead)
798 {
799   char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, stage);
800   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, size, NULL);
801
802   /* TODO: clean up */
803
804   double clock_sta = MSG_get_clock();
805
806 #ifdef USE_MICRO_TASK
807
808   task_send_bounded_with_cpu_overhead(task, mbox, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
809
810 #else
811   msg_error_t ret;
812   if (mig_speed > 0)
813     ret = MSG_task_send_bounded(task, mbox, mig_speed);
814   else
815     ret = MSG_task_send(task, mbox);
816   xbt_assert(ret == MSG_OK);
817 #endif
818
819   double clock_end = MSG_get_clock();
820   double duration = clock_end - clock_sta;
821   double actual_speed = size / duration;
822 #ifdef USE_MICRO_TASK
823   double cpu_utilization = size * xfer_cpu_overhead / duration / 1.0E8;
824 #else
825   double cpu_utilization = 0;
826 #endif
827
828
829
830
831   if (stage == 2){
832     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f) cpu %f", stage, stage2_round, size, duration, actual_speed, mig_speed, cpu_utilization);}
833   else{
834     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f) cpu %f", stage, size, duration, actual_speed, mig_speed, cpu_utilization);
835   }
836
837   xbt_free(task_name);
838
839
840
841 #ifdef USE_MICRO_TASK
842   /* The name of a micro task starts with __micro, which does not match the
843    * special name that finalizes the receiver loop. Thus, we send the special task.
844    **/
845   {
846     if (stage == 3) {
847       char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, stage);
848       msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, NULL);
849       msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
850       xbt_assert(ret == MSG_OK);
851       xbt_free(task_name);
852     }
853   }
854 #endif
855 }
856
857 static double get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
858 {
859   double updated_size = computed * dp_rate;
860   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
861   if (updated_size > dp_cap) {
862     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size, dp_cap);
863     updated_size = dp_cap;
864   }
865
866   return updated_size;
867 }
868
869 static double send_stage1(msg_host_t vm, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name,
870     sg_size_t ramsize, double mig_speed, double xfer_cpu_overhead, double dp_rate, double dp_cap, double dpt_cpu_overhead)
871 {
872   const char *vm_name = MSG_host_get_name(vm);
873   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
874
875   // const long chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100;
876   const sg_size_t chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100000;
877   sg_size_t remaining = ramsize;
878   double computed_total = 0;
879
880   while (remaining > 0) {
881     sg_size_t datasize = chunksize;
882     if (remaining < chunksize)
883       datasize = remaining;
884
885     remaining -= datasize;
886
887     send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, datasize, mbox, 1, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
888     double computed = lookup_computed_flop_counts(vm, 1, 0);
889     computed_total += computed;
890
891     // {
892     //   double updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
893
894     //   double overhead = dpt_cpu_overhead * updated_size;
895     //   launch_deferred_exec_process(vm, overhead, 10000);
896     // }
897   }
898   xbt_free(mbox);
899   return computed_total;
900 }
901
902
903
904 static double get_threshold_value(double bandwidth, double max_downtime)
905 {
906   /* This value assumes the network link is 1Gbps. */
907   // double threshold = max_downtime * 125 * 1024 * 1024;
908   double threshold = max_downtime * bandwidth;
909
910   return threshold;
911 }
912
913 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
914 {
915   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
916
917   xbt_assert(argc == 4);
918   const char *vm_name = argv[1];
919   const char *src_pm_name  = argv[2];
920   const char *dst_pm_name  = argv[3];
921   msg_vm_t vm = MSG_get_host_by_name(vm_name);
922
923
924   s_ws_params_t params;
925   simcall_host_get_params(vm, &params);
926   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
927   const long devsize        = params.devsize;
928   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
929   const int skip_stage2     = params.skip_stage2;
930   const double dp_rate      = params.dp_rate;
931   const double dp_cap       = params.dp_cap;
932   const double mig_speed    = params.mig_speed;
933   const double xfer_cpu_overhead = params.xfer_cpu_overhead;
934   const double dpt_cpu_overhead = params.dpt_cpu_overhead;
935
936   double remaining_size = ramsize + devsize;
937
938   double max_downtime = params.max_downtime;
939   if (max_downtime == 0) {
940     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
941     max_downtime = 0.03;
942   }
943
944   double threshold = 0.00001; /* TODO: cleanup */
945
946   /* setting up parameters has done */
947
948
949   if (ramsize == 0)
950     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
951
952   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
953
954   XBT_INFO("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
955
956   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
957   start_dirty_page_tracking(vm);
958
959   double computed_during_stage1 = 0;
960   if (!skip_stage1) {
961     // send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, ramsize, mbox, 1, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
962
963     /* send ramsize, but split it */
964     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
965
966     computed_during_stage1 = send_stage1(vm, src_pm_name, dst_pm_name, ramsize, mig_speed, xfer_cpu_overhead, dp_rate, dp_cap, dpt_cpu_overhead);
967     remaining_size -= ramsize;
968
969     double clock_post_send = MSG_get_clock();
970     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
971     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
972     XBT_INFO("actual banwdidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
973   }
974
975
976   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states
977    * becomes smaller than the threshold value. */
978   if (skip_stage2)
979     goto stage3;
980   if (max_downtime == 0) {
981     XBT_WARN("no max_downtime parameter, skip stage2");
982     goto stage3;
983   }
984
985
986   int stage2_round = 0;
987   for (;;) {
988
989     double updated_size = 0;
990     if (stage2_round == 0)  {
991       /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
992       updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
993     } else {
994       double computed = lookup_computed_flop_counts(vm, 2, stage2_round);
995       updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
996     }
997
998     XBT_INFO("mig-stage 2:%d updated_size %f computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f",
999         stage2_round, updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
1000
1001
1002     // if (stage2_round != 0) {
1003     //   /* during stage1, we have already created overhead tasks */
1004     //   double overhead = dpt_cpu_overhead * updated_size;
1005     //   XBT_DEBUG("updated %f overhead %f", updated_size, overhead);
1006     //   launch_deferred_exec_process(vm, overhead, 10000);
1007     // }
1008
1009
1010     {
1011       remaining_size += updated_size;
1012
1013       XBT_INFO("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round,
1014           remaining_size, (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
1015
1016       if (remaining_size < threshold)
1017         break;
1018     }
1019
1020     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
1021
1022     send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, updated_size, mbox, 2, stage2_round, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
1023
1024     double clock_post_send = MSG_get_clock();
1025
1026     double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
1027     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
1028     XBT_INFO("actual banwdidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
1029
1030
1031
1032
1033
1034
1035
1036     remaining_size -= updated_size;
1037     stage2_round += 1;
1038   }
1039
1040
1041 stage3:
1042   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
1043   XBT_INFO("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
1044   simcall_vm_suspend(vm);
1045   stop_dirty_page_tracking(vm);
1046
1047   send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, remaining_size, mbox, 3, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
1048
1049   xbt_free(mbox);
1050
1051   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
1052
1053   return 0;
1054 }
1055
1056
1057
1058 static void do_migration(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
1059 {
1060   char *mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1061
1062   {
1063     char *pr_name = get_mig_process_rx_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1064     int nargvs = 5;
1065     char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
1066     argv[0] = pr_name;
1067     argv[1] = xbt_strdup(sg_host_name(vm));
1068     argv[2] = xbt_strdup(sg_host_name(src_pm));
1069     argv[3] = xbt_strdup(sg_host_name(dst_pm));
1070     argv[4] = NULL;
1071
1072     MSG_process_create_with_arguments(pr_name, migration_rx_fun, NULL, dst_pm, nargvs - 1, argv);
1073   }
1074
1075   {
1076     char *pr_name = get_mig_process_tx_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1077     int nargvs = 5;
1078     char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
1079     argv[0] = pr_name;
1080     argv[1] = xbt_strdup(sg_host_name(vm));
1081     argv[2] = xbt_strdup(sg_host_name(src_pm));
1082     argv[3] = xbt_strdup(sg_host_name(dst_pm));
1083     argv[4] = NULL;
1084     MSG_process_create_with_arguments(pr_name, migration_tx_fun, NULL, src_pm, nargvs - 1, argv);
1085   }
1086
1087   /* wait until the migration have finished */
1088   {
1089     msg_task_t task = NULL;
1090     msg_error_t ret = MSG_task_recv(&task, mbox_ctl);
1091
1092     xbt_assert(ret == MSG_OK);
1093
1094     char *expected_task_name = get_mig_task_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm), 4);
1095     xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
1096     xbt_free(expected_task_name);
1097     MSG_task_destroy(task);
1098   }
1099
1100   xbt_free(mbox_ctl);
1101 }
1102
1103
1104 /** @brief Migrate the VM to the given host.
1105  *  @ingroup msg_VMs
1106  *
1107  * FIXME: No migration cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a
1108  * MSG_task_send() before or after, depending on whether you want to do cold or hot
1109  * migration.
1110  */
1111 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t new_pm)
1112 {
1113   /* some thoughts:
1114    * - One approach is ...
1115    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination
1116    *   physical host. The destination VM will receive the state of the source
1117    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
1118    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
1119    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM,
1120    *     consuming resources.
1121    *   - We have to relocate all processes. The existing process migraion code
1122    *     will work for this?
1123    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky
1124    *     for the destination VM?
1125    *
1126    * - Another one is ...
1127    *   We update the information of the given VM to place it to the destination
1128    *   physical host.
1129    *
1130    * The second one would be easier.
1131    *   
1132    */
1133
1134   msg_host_t old_pm = simcall_vm_get_pm(vm);
1135
1136   if (simcall_vm_get_state(vm) != SURF_VM_STATE_RUNNING)
1137     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is not running", sg_host_name(vm));
1138
1139   do_migration(vm, old_pm, new_pm);
1140
1141
1142
1143   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", vm->key, old_pm->key, new_pm->key);
1144
1145   #ifdef HAVE_TRACING
1146   TRACE_msg_vm_change_host(vm, old_pm, new_pm);
1147   #endif
1148 }
1149
1150
1151 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
1152  *  @ingroup msg_VMs
1153  *
1154  * This function stops the exection of the VM. All the processes on this VM
1155  * will pause. The state of the VM is perserved. We can later resume it again.
1156  *
1157  * No suspension cost occurs.
1158  */
1159 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
1160 {
1161   simcall_vm_suspend(vm);
1162
1163   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
1164
1165   #ifdef HAVE_TRACING
1166   TRACE_msg_vm_suspend(vm);
1167   #endif
1168 }
1169
1170
1171 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
1172  *  @ingroup msg_VMs
1173  *
1174  * No resume cost occurs.
1175  */
1176 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
1177 {
1178   simcall_vm_resume(vm);
1179
1180   #ifdef HAVE_TRACING
1181   TRACE_msg_vm_resume(vm);
1182   #endif
1183 }
1184
1185
1186 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
1187  *  @ingroup msg_VMs
1188  *
1189  * This function stops the exection of the VM. All the processes on this VM
1190  * will pause. The state of the VM is perserved. We can later resume it again.
1191  *
1192  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to
1193  * use a \ref MSG_file_write() before or after, depending on the exact semantic
1194  * of VM save to you.
1195  */
1196 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
1197 {
1198   simcall_vm_save(vm);
1199   #ifdef HAVE_TRACING
1200   TRACE_msg_vm_save(vm);
1201   #endif
1202 }
1203
1204 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
1205  *  @ingroup msg_VMs
1206  *
1207  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to
1208  * use a \ref MSG_file_read() before or after, depending on the exact semantic
1209  * of VM restore to you.
1210  */
1211 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
1212 {
1213   simcall_vm_restore(vm);
1214
1215   #ifdef HAVE_TRACING
1216   TRACE_msg_vm_restore(vm);
1217   #endif
1218 }
1219
1220
1221 /** @brief Get the physical host of a given VM.
1222  *  @ingroup msg_VMs
1223  */
1224 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
1225 {
1226   return simcall_vm_get_pm(vm);
1227 }
1228
1229
1230 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
1231  *  @ingroup msg_VMs
1232  *
1233  * 1.
1234  * Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
1235  *
1236  * For example,
1237  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
1238  *  On VM0, there is Task2.
1239  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
1240  * Then, 
1241  *  Task1\@PM0 gets 50%.
1242  *  Task2\@VM0 gets 25%.
1243  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
1244  *
1245  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a
1246  * task on the VM does not affect the bound of the dummy CPU action. The bound
1247  * of the dummy CPU action is unlimited.
1248  *
1249  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound
1250  * of the dummy CPU action automatically. It should be the sum of all tasks on
1251  * the VM. But, this solution might be costy, because we have to scan all tasks
1252  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of
1253  * task execution.
1254  *
1255  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to
1256  * directly set the bound of the dummy CPU action.
1257  *
1258  *
1259  * 2.
1260  * Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has
1261  * multiple CPU cores, the CPU share of a computation task (or a VM) never
1262  * exceeds the capacity of a CPU core.
1263  */
1264 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
1265 {
1266         return simcall_vm_set_bound(vm, bound);
1267 }
1268
1269
1270 /** @brief Set the CPU affinity of a given VM.
1271  *  @ingroup msg_VMs
1272  *
1273  * This function changes the CPU affinity of a given VM. Usage is the same as
1274  * MSG_task_set_affinity(). See the MSG_task_set_affinity() for details.
1275  */
1276 void MSG_vm_set_affinity(msg_vm_t vm, msg_host_t pm, unsigned long mask)
1277 {
1278   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
1279
1280   if (mask == 0)
1281     xbt_dict_remove_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) pm, sizeof(pm));
1282   else
1283     xbt_dict_set_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) pm, sizeof(pm), (void *) mask, NULL);
1284
1285   msg_host_t pm_now = MSG_vm_get_pm(vm);
1286   if (pm_now == pm) {
1287     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s", mask, MSG_host_get_name(pm), MSG_host_get_name(vm));
1288     simcall_vm_set_affinity(vm, pm, mask);
1289   } else
1290     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s (not active now)", mask, MSG_host_get_name(pm), MSG_host_get_name(vm));
1291 }