src/surf/ptask_L07.cpp

   1 /* Copyright (c) 2007-2021. 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 <simgrid/kernel/routing/NetZoneImpl.hpp>
   7 #include <simgrid/s4u/Engine.hpp>
   8 #include <xbt/config.hpp>
   9
  10 #include "src/kernel/EngineImpl.hpp"
  11 #include "src/kernel/resource/profile/Event.hpp"
  12 #include "src/surf/ptask_L07.hpp"
  13
  14 #include <unordered_set>
  15
  16 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(res_host);
  17 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
  18
  19 /**************************************/
  20 /*** Resource Creation & Destruction **/
  21 /**************************************/
  22 void surf_host_model_init_ptask_L07()
  23 {
  24   XBT_CINFO(xbt_cfg, "Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
  25
  26   auto host_model = std::make_shared<simgrid::kernel::resource::HostL07Model>("Host_Ptask");
  27   auto* engine    = simgrid::kernel::EngineImpl::get_instance();
  28   engine->add_model(host_model);
  29   engine->get_netzone_root()->set_host_model(host_model);
  30 }
  31
  32 namespace simgrid {
  33 namespace kernel {
  34 namespace resource {
  35
  36 HostL07Model::HostL07Model(const std::string& name) : HostModel(name)
  37 {
  38   auto* maxmin_system = new lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
  39   set_maxmin_system(maxmin_system);
  40
  41   auto net_model = std::make_shared<NetworkL07Model>("Network_Ptask", this, maxmin_system);
  42   auto engine    = EngineImpl::get_instance();
  43   engine->add_model(net_model);
  44   engine->get_netzone_root()->set_network_model(net_model);
  45
  46   auto cpu_model = std::make_shared<CpuL07Model>("Cpu_Ptask", this, maxmin_system);
  47   engine->add_model(cpu_model);
  48   engine->get_netzone_root()->set_cpu_pm_model(cpu_model);
  49 }
  50
  51 CpuL07Model::CpuL07Model(const std::string& name, HostL07Model* hmodel, lmm::System* sys)
  52     : CpuModel(name), hostModel_(hmodel)
  53 {
  54   set_maxmin_system(sys);
  55 }
  56
  57 CpuL07Model::~CpuL07Model()
  58 {
  59   set_maxmin_system(nullptr);
  60 }
  61
  62 NetworkL07Model::NetworkL07Model(const std::string& name, HostL07Model* hmodel, lmm::System* sys)
  63     : NetworkModel(name), hostModel_(hmodel)
  64 {
  65   set_maxmin_system(sys);
  66   loopback_ = create_link("__loopback__", {simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-bw")});
  67   loopback_->set_sharing_policy(s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE, {});
  68   loopback_->set_latency(simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-lat"));
  69   loopback_->seal();
  70 }
  71
  72 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
  73 {
  74   set_maxmin_system(nullptr);
  75 }
  76
  77 double HostL07Model::next_occurring_event(double now)
  78 {
  79   double min = HostModel::next_occurring_event_full(now);
  80   for (Action const& action : *get_started_action_set()) {
  81     const auto& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
  82     if (net_action.get_latency() > 0 && (min < 0 || net_action.get_latency() < min)) {
  83       min = net_action.get_latency();
  84       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
  85     }
  86   }
  87   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
  88
  89   return min;
  90 }
  91
  92 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
  93 {
  94   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
  95     auto& action = static_cast<L07Action&>(*it);
  96     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
  97     if (action.get_latency() > 0) {
  98       if (action.get_latency() > delta) {
  99         action.update_latency(delta, sg_surf_precision);
 100       } else {
 101         action.set_latency(0.0);
 102       }
 103       if ((action.get_latency() <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
 104         action.updateBound();
 105         get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action.get_variable(), 1.0);
 106         action.set_last_update();
 107       }
 108     }
 109     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(), action.get_rate() * delta);
 110     action.update_remains(action.get_rate() * delta);
 111     action.update_max_duration(delta);
 112
 113     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
 114
 115     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
 116      *  - The amount of remaining work reached 0
 117      *  - The max duration was reached
 118      * If it's not done, it may have failed.
 119      */
 120
 121     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_penalty() > 0)) ||
 122         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
 123       action.finish(Action::State::FINISHED);
 124       continue;
 125     }
 126
 127     /* Need to check that none of the model has failed */
 128     int i                               = 0;
 129     const lmm::Constraint* cnst         = action.get_variable()->get_constraint(i);
 130     while (cnst != nullptr) {
 131       i++;
 132       const Resource* constraint_id = cnst->get_id();
 133       if (not constraint_id->is_on()) {
 134         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
 135         action.finish(Action::State::FAILED);
 136         break;
 137       }
 138       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 139     }
 140   }
 141 }
 142
 143 CpuAction* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*>& host_list, const double* flops_amount,
 144                                           const double* bytes_amount, double rate)
 145 {
 146   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 147 }
 148
 149 L07Action::L07Action(Model* model, const std::vector<s4u::Host*>& host_list, const double* flops_amount,
 150                      const double* bytes_amount, double rate)
 151     : CpuAction(model, 1.0, false), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
 152 {
 153   size_t link_nb      = 0;
 154   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
 155   double latency      = 0.0;
 156   this->set_last_update();
 157
 158   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
 159
 160   if (flops_amount != nullptr)
 161     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
 162
 163   /* Compute the number of affected resources... */
 164   if (bytes_amount != nullptr) {
 165     std::unordered_set<const char*> affected_links;
 166
 167     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 168       if (bytes_amount[k] <= 0)
 169         continue;
 170
 171       double lat = 0.0;
 172       std::vector<LinkImpl*> route;
 173       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
 174       latency = std::max(latency, lat);
 175
 176       for (auto const& link : route)
 177         affected_links.insert(link->get_cname());
 178     }
 179
 180     link_nb = affected_links.size();
 181   }
 182
 183   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
 184   latency_ = latency;
 185
 186   set_variable(
 187       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
 188
 189   if (latency_ > 0)
 190     model->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(get_variable(), 0.0);
 191
 192   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
 193    * communication either */
 194   for (size_t i = 0; i < host_list.size(); i++) {
 195     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->get_cpu()->get_constraint(), get_variable(),
 196                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
 197   }
 198
 199   if (bytes_amount != nullptr) {
 200     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 201       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
 202         continue;
 203       std::vector<LinkImpl*> route;
 204       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
 205
 206       for (auto const& link : route)
 207         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
 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   /* finally calculate the initial bound value */
 216   updateBound();
 217 }
 218
 219 Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
 220 {
 221   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
 222   const auto* flops_amount          = new double[2]();
 223   auto* bytes_amount                = new double[4]();
 224
 225   bytes_amount[1] = size;
 226
 227   Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 228   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 229   return res;
 230 }
 231
 232 CpuImpl* CpuL07Model::create_cpu(s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate)
 233 {
 234   return (new CpuL07(host, speed_per_pstate))->set_model(this);
 235 }
 236
 237 LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths)
 238 {
 239   xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "Non WIFI link must have only 1 bandwidth.");
 240   auto link = new LinkL07(name, bandwidths[0], get_maxmin_system());
 241   link->set_model(this);
 242   return link;
 243 }
 244
 245 LinkImpl* NetworkL07Model::create_wifi_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths)
 246 {
 247   THROW_UNIMPLEMENTED;
 248 }
 249
 250 /************
 251  * Resource *
 252  ************/
 253
 254 CpuAction* CpuL07::execution_start(double size, double user_bound)
 255 {
 256   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_iface()};
 257   xbt_assert(user_bound <= 0, "User bound not supported by ptask model");
 258
 259   auto* flops_amount = new double[host_list.size()]();
 260   flops_amount[0]    = size;
 261
 262   CpuAction* res =
 263       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
 264   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 265   return res;
 266 }
 267
 268 CpuAction* CpuL07::sleep(double duration)
 269 {
 270   auto* action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0, -1));
 271   action->set_max_duration(duration);
 272   action->set_suspend_state(Action::SuspendStates::SLEEPING);
 273   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action->get_variable(), 0.0);
 274
 275   return action;
 276 }
 277
 278 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
 279 void CpuL07::on_speed_change()
 280 {
 281   const lmm::Element* elem = nullptr;
 282
 283   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), get_core_count() * speed_.peak * speed_.scale);
 284
 285   while (const auto* var = get_constraint()->get_variable(&elem)) {
 286     auto* action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 287     action->updateBound();
 288   }
 289
 290   CpuImpl::on_speed_change();
 291 }
 292
 293 LinkL07::LinkL07(const std::string& name, double bandwidth, lmm::System* system) : LinkImpl(name)
 294 {
 295   this->set_constraint(system->constraint_new(this, bandwidth));
 296   bandwidth_.peak = bandwidth;
 297 }
 298
 299 void CpuL07::apply_event(profile::Event* triggered, double value)
 300 {
 301   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
 302   if (triggered == speed_.event) {
 303     speed_.scale = value;
 304     on_speed_change();
 305     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
 306
 307   } else if (triggered == get_state_event()) {
 308     if (value > 0) {
 309       if (not is_on()) {
 310         XBT_VERB("Restart actors on host %s", get_iface()->get_cname());
 311         get_iface()->turn_on();
 312       }
 313     } else
 314       get_iface()->turn_off();
 315
 316     unref_state_event();
 317   } else {
 318     xbt_die("Unknown event!\n");
 319   }
 320 }
 321
 322 void LinkL07::apply_event(profile::Event* triggered, double value)
 323 {
 324   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
 325   if (triggered == bandwidth_.event) {
 326     set_bandwidth(value);
 327     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
 328
 329   } else if (triggered == latency_.event) {
 330     set_latency(value);
 331     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
 332
 333   } else if (triggered == get_state_event()) {
 334     if (value > 0)
 335       turn_on();
 336     else
 337       turn_off();
 338     unref_state_event();
 339   } else {
 340     xbt_die("Unknown event ! \n");
 341   }
 342 }
 343
 344 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
 345 {
 346   bandwidth_.peak = value;
 347   LinkImpl::on_bandwidth_change();
 348
 349   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
 350 }
 351
 352 void LinkL07::set_latency(double value)
 353 {
 354   latency_check(value);
 355   const lmm::Element* elem = nullptr;
 356
 357   latency_.peak = value;
 358   while (const auto* var = get_constraint()->get_variable(&elem)) {
 359     auto* action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 360     action->updateBound();
 361   }
 362 }
 363 LinkL07::~LinkL07() = default;
 364
 365 /**********
 366  * Action *
 367  **********/
 368
 369 L07Action::~L07Action()
 370 {
 371   if (free_arrays_) {
 372     delete[] computationAmount_;
 373     delete[] communicationAmount_;
 374   }
 375 }
 376
 377 double L07Action::calculateNetworkBound()
 378 {
 379   double lat_current = 0.0;
 380   double lat_bound   = std::numeric_limits<double>::max();
 381
 382   size_t host_count = hostList_.size();
 383
 384   if (communicationAmount_ == nullptr) {
 385     return lat_bound;
 386   }
 387
 388   for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
 389     for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
 390       if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
 391         double lat = 0.0;
 392         std::vector<LinkImpl*> route;
 393         hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 394
 395         lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
 396       }
 397     }
 398   }
 399   if (lat_current > 0) {
 400     lat_bound = NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
 401   }
 402   return lat_bound;
 403 }
 404
 405 double L07Action::calculateCpuBound()
 406 {
 407   double cpu_bound = std::numeric_limits<double>::max();
 408
 409   if (computationAmount_ == nullptr) {
 410     return cpu_bound;
 411   }
 412
 413   for (size_t i = 0; i < hostList_.size(); i++) {
 414     if (computationAmount_[i] > 0) {
 415       cpu_bound = std::min(cpu_bound, hostList_[i]->get_cpu()->get_speed(1.0) *
 416                                           hostList_[i]->get_cpu()->get_speed_ratio() / computationAmount_[i]);
 417     }
 418   }
 419   return cpu_bound;
 420 }
 421
 422 void L07Action::updateBound()
 423 {
 424   double bound = std::min(calculateNetworkBound(), calculateCpuBound());
 425
 426   XBT_DEBUG("action (%p) : bound = %g", this, bound);
 427
 428   /* latency has been paid (or no latency), we can set the appropriate bound for multicore or network limit */
 429   if ((bound < std::numeric_limits<double>::max()) && (latency_ <= 0.0)) {
 430     if (rate_ < 0)
 431       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), bound);
 432     else
 433       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, bound));
 434   }
 435 }
 436
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