src/surf/ptask_L07.cpp

   1 /* Copyright (c) 2007-2019. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include "ptask_L07.hpp"
   7 #include "surf/surf.hpp"
   8 #include "xbt/config.hpp"
   9
  10 #include <unordered_set>
  11
  12 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(surf_host);
  13 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
  14
  15 /**************************************/
  16 /*** Resource Creation & Destruction **/
  17 /**************************************/
  18 void surf_host_model_init_ptask_L07()
  19 {
  20   XBT_CINFO(xbt_cfg,"Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
  21   xbt_assert(not surf_cpu_model_pm, "Cannot switch to ptasks: CPU model already defined");
  22   xbt_assert(not surf_network_model, "Cannot switch to ptasks: network model already defined");
  23
  24   surf_host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
  25   all_existing_models.push_back(surf_host_model);
  26 }
  27
  28 namespace simgrid {
  29 namespace surf {
  30
  31 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel() {
  32   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
  33   set_maxmin_system(maxmin_system);
  34   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
  35   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
  36 }
  37
  38 HostL07Model::~HostL07Model()
  39 {
  40   delete surf_network_model;
  41   delete surf_cpu_model_pm;
  42 }
  43
  44 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  45     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  46 {
  47   set_maxmin_system(sys);
  48 }
  49
  50 CpuL07Model::~CpuL07Model()
  51 {
  52   set_maxmin_system(nullptr);
  53 }
  54
  55 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  56     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  57 {
  58   set_maxmin_system(sys);
  59   loopback_ = NetworkL07Model::create_link("__loopback__", 498000000, 0.000015, s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE);
  60 }
  61
  62 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
  63 {
  64   set_maxmin_system(nullptr);
  65 }
  66
  67 double HostL07Model::next_occuring_event(double now)
  68 {
  69   double min = HostModel::next_occuring_event_full(now);
  70   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
  71     const L07Action& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
  72     if (net_action.latency_ > 0 && (min < 0 || net_action.latency_ < min)) {
  73       min = net_action.latency_;
  74       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
  75     }
  76   }
  77   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
  78
  79   return min;
  80 }
  81
  82 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
  83 {
  84   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
  85     L07Action& action = static_cast<L07Action&>(*it);
  86     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
  87     if (action.latency_ > 0) {
  88       if (action.latency_ > delta) {
  89         double_update(&(action.latency_), delta, sg_surf_precision);
  90       } else {
  91         action.latency_ = 0.0;
  92       }
  93       if ((action.latency_ <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
  94         action.updateBound();
  95         get_maxmin_system()->update_variable_weight(action.get_variable(), 1.0);
  96         action.set_last_update();
  97       }
  98     }
  99     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
 100               action.get_variable()->get_value() * delta);
 101     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
 102
 103     if (action.get_max_duration() > NO_MAX_DURATION)
 104       action.update_max_duration(delta);
 105
 106     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
 107
 108     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
 109      *  - The amount of remaining work reached 0
 110      *  - The max duration was reached
 111      * If it's not done, it may have failed.
 112      */
 113
 114     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_weight() > 0)) ||
 115         ((action.get_max_duration() > NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
 116       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
 117     } else {
 118       /* Need to check that none of the model has failed */
 119       int i = 0;
 120       kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 121       while (cnst != nullptr) {
 122         i++;
 123         void* constraint_id = cnst->get_id();
 124         if (static_cast<simgrid::kernel::resource::Resource*>(constraint_id)->is_off()) {
 125           XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
 126           action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
 127           break;
 128         }
 129         cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 130       }
 131     }
 132   }
 133 }
 134
 135 kernel::resource::Action* HostL07Model::execute_parallel(size_t host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount,
 136                                                          double* bytes_amount, double rate)
 137 {
 138   return new L07Action(this, host_nb, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 139 }
 140
 141 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, size_t host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount,
 142                      double* bytes_amount, double rate)
 143     : CpuAction(model, 1, 0), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
 144 {
 145   size_t link_nb      = 0;
 146   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
 147   double latency = 0.0;
 148   this->set_last_update();
 149
 150   this->hostList_.reserve(host_nb);
 151   for (size_t i = 0; i < host_nb; i++)
 152     this->hostList_.push_back(host_list[i]);
 153
 154   if (flops_amount != nullptr)
 155     for (size_t i = 0; i < host_nb; i++)
 156       if (flops_amount[i] > 0)
 157         used_host_nb++;
 158
 159   /* Compute the number of affected resources... */
 160   if(bytes_amount != nullptr) {
 161     std::unordered_set<const char*> affected_links;
 162
 163     for (size_t i = 0; i < host_nb; i++) {
 164       for (size_t j = 0; j < host_nb; j++) {
 165
 166         if (bytes_amount[i * host_nb + j] > 0) {
 167           double lat=0.0;
 168
 169           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 170           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 171           latency = std::max(latency, lat);
 172
 173           for (auto const& link : route)
 174             affected_links.insert(link->get_cname());
 175         }
 176       }
 177     }
 178
 179     link_nb = affected_links.size();
 180   }
 181
 182   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_nb, link_nb);
 183   latency_ = latency;
 184
 185   set_variable(model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_nb + link_nb));
 186
 187   if (latency_ > 0)
 188     model->get_maxmin_system()->update_variable_weight(get_variable(), 0.0);
 189
 190   /* Expend it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
 191    * communication either */
 192   for (size_t i = 0; i < host_nb; i++)
 193     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
 194                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
 195
 196   if (bytes_amount != nullptr) {
 197     for (size_t i = 0; i < host_nb; i++) {
 198       for (size_t j = 0; j < host_nb; j++) {
 199         if (bytes_amount[i * host_nb + j] > 0.0) {
 200           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 201           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, nullptr);
 202
 203           for (auto const& link : route)
 204             model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(),
 205                                                    bytes_amount[i * host_nb + j]);
 206         }
 207       }
 208     }
 209   }
 210
 211   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
 212     this->set_cost(1.0);
 213     this->set_remains(0.0);
 214   }
 215 }
 216
 217 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
 218 {
 219   sg_host_t* host_list = new sg_host_t[2]();
 220   double* flops_amount = new double[2]();
 221   double* bytes_amount = new double[4]();
 222
 223   host_list[0]    = src;
 224   host_list[1]    = dst;
 225   bytes_amount[1] = size;
 226
 227   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(2, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 228   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 229   return res;
 230 }
 231
 232 Cpu* CpuL07Model::create_cpu(simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
 233 {
 234   return new CpuL07(this, host, speed_per_pstate, core);
 235 }
 236
 237 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, double bandwidth, double latency,
 238                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
 239 {
 240   return new LinkL07(this, name, bandwidth, latency, policy);
 241 }
 242
 243 /************
 244  * Resource *
 245  ************/
 246
 247 CpuL07::CpuL07(CpuL07Model* model, simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
 248     : Cpu(model, host, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, speed_per_pstate->front()), speed_per_pstate,
 249           core)
 250 {
 251 }
 252
 253 CpuL07::~CpuL07()=default;
 254
 255 LinkL07::LinkL07(NetworkL07Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency,
 256                  s4u::Link::SharingPolicy policy)
 257     : LinkImpl(model, name, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, bandwidth))
 258 {
 259   bandwidth_.peak = bandwidth;
 260   latency_.peak   = latency;
 261
 262   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
 263     get_constraint()->unshare();
 264
 265   s4u::Link::on_creation(this->piface_);
 266 }
 267
 268 kernel::resource::Action* CpuL07::execution_start(double size)
 269 {
 270   sg_host_t host_list[1] = {get_host()};
 271
 272   double* flops_amount = new double[1]();
 273   flops_amount[0] = size;
 274
 275   kernel::resource::Action* res =
 276       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(1, host_list, flops_amount, nullptr, -1);
 277   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 278   return res;
 279 }
 280
 281 kernel::resource::Action* CpuL07::sleep(double duration)
 282 {
 283   L07Action *action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
 284   action->set_max_duration(duration);
 285   action->suspended_ = kernel::resource::Action::SuspendStates::sleeping;
 286   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_weight(action->get_variable(), 0.0);
 287
 288   return action;
 289 }
 290
 291 bool CpuL07::is_used()
 292 {
 293   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 294 }
 295
 296 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
 297 void CpuL07::on_speed_change()
 298 {
 299   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
 300   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 301
 302   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
 303   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 304     kernel::resource::Action* action = static_cast<kernel::resource::Action*>(var->get_id());
 305
 306     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
 307   }
 308
 309   Cpu::on_speed_change();
 310 }
 311
 312 bool LinkL07::is_used()
 313 {
 314   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 315 }
 316
 317 void CpuL07::apply_event(tmgr_trace_event_t triggered, double value)
 318 {
 319   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
 320   if (triggered == speed_.event) {
 321     speed_.scale = value;
 322     on_speed_change();
 323     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
 324
 325   } else if (triggered == state_event_) {
 326     if (value > 0) {
 327       if (is_off()) {
 328         XBT_VERB("Restart processes on host %s", get_host()->get_cname());
 329         get_host()->turn_on();
 330       }
 331     } else
 332       get_host()->turn_off();
 333     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 334
 335   } else {
 336     xbt_die("Unknown event!\n");
 337   }
 338 }
 339
 340 void LinkL07::apply_event(tmgr_trace_event_t triggered, double value)
 341 {
 342   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
 343   if (triggered == bandwidth_.event) {
 344     set_bandwidth(value);
 345     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
 346
 347   } else if (triggered == latency_.event) {
 348     set_latency(value);
 349     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
 350
 351   } else if (triggered == state_event_) {
 352     if (value > 0)
 353       turn_on();
 354     else
 355       turn_off();
 356     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 357
 358   } else {
 359     xbt_die("Unknown event ! \n");
 360   }
 361 }
 362
 363 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
 364 {
 365   bandwidth_.peak = value;
 366   LinkImpl::on_bandwidth_change();
 367
 368   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
 369 }
 370
 371 void LinkL07::set_latency(double value)
 372 {
 373   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
 374   L07Action *action;
 375   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 376
 377   latency_.peak = value;
 378   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 379     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 380     action->updateBound();
 381   }
 382 }
 383 LinkL07::~LinkL07() = default;
 384
 385 /**********
 386  * Action *
 387  **********/
 388
 389 L07Action::~L07Action()
 390 {
 391   if (free_arrays_) {
 392     delete[] computationAmount_;
 393     delete[] communicationAmount_;
 394   }
 395 }
 396
 397 void L07Action::updateBound()
 398 {
 399   double lat_current = 0.0;
 400
 401   size_t host_count = hostList_.size();
 402
 403   if (communicationAmount_ != nullptr) {
 404     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
 405       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
 406
 407         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
 408           double lat = 0.0;
 409           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 410           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 411
 412           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
 413         }
 414       }
 415     }
 416   }
 417   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
 418   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
 419   if ((latency_ <= 0.0) && (suspended_ == Action::SuspendStates::not_suspended)) {
 420     if (rate_ < 0)
 421       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
 422     else
 423       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
 424   }
 425 }
 426
 427 }
 428 }