Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
map msg_vm_t to s4u::VirtualMachine and save many casts
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2015. 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 /* TODO:
8  * 1. add the support of trace
9  * 2. use parallel tasks to simulate CPU overhead and remove the experimental code generating micro computation tasks
10  */
11
12 #include <xbt/ex.hpp>
13
14 #include "src/instr/instr_private.h"
15 #include "src/msg/msg_private.h"
16 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
17 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
18
19 #include "simgrid/host.h"
20 #include "simgrid/simix.hpp"
21
22 SG_BEGIN_DECL()
23
24 struct dirty_page {
25   double prev_clock;
26   double prev_remaining;
27   msg_task_t task;
28 };
29 typedef struct dirty_page s_dirty_page;
30 typedef struct dirty_page* dirty_page_t;
31
32 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
33
34 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
35
36 /** \ingroup m_vm_management
37  * \brief Set the parameters of a given host
38  *
39  * \param vm a vm
40  * \param params a parameter object
41  */
42 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
43 {
44   vm->setParameters(params);
45 }
46
47 /** \ingroup m_vm_management
48  * \brief Get the parameters of a given host
49  *
50  * \param vm the vm you are interested into
51  * \param params a prameter object
52  */
53 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
54 {
55   vm->getParameters(params);
56 }
57
58 /* **** Check state of a VM **** */
59 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
60 {
61   return vm->pimpl_vm_ != nullptr && vm->pimpl_vm_->getState() == state;
62 }
63
64 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
65  *  @ingroup msg_VMs
66  */
67 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
68 {
69   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
70 }
71
72 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
73  *  @ingroup msg_VMs
74  */
75 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
76 {
77   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
78 }
79
80 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
81  *  @ingroup msg_VMs
82  */
83 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
84 {
85   return vm->isMigrating();
86 }
87
88 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
89  *  @ingroup msg_VMs
90  */
91 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
92 {
93   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
94 }
95
96 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
97 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
98  *  @ingroup msg_VMs*
99  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
100  *  @param name      Must be unique
101  *  @param coreAmount Must be >= 1
102  *  @param ramsize   [TODO]
103  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
104  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
105  */
106 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int coreAmount, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
107 {
108   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
109
110   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
111
112   msg_vm_t vm = new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, coreAmount);
113   s_vm_params_t params;
114   memset(&params, 0, sizeof(params));
115   params.ramsize = static_cast<sg_size_t>(ramsize) * 1024 * 1024;
116   params.devsize = 0;
117   params.skip_stage2 = 0;
118   params.max_downtime = 0.03;
119   params.mig_speed = static_cast<double>(mig_netspeed) * 1024 * 1024; // mig_speed
120   params.dp_intensity = static_cast<double>(dp_intensity) / 100;
121   params.dp_cap       = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
122
123   XBT_DEBUG("migspeed : %f intensity mem : %d", params.mig_speed, dp_intensity);
124   vm->setParameters(&params);
125
126   return vm;
127 }
128
129 /** @brief Create a new VM object with the default parameters
130  *  @ingroup msg_VMs*
131  *
132  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
133  */
134 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
135 {
136   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
137              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
138
139   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, 1);
140 }
141 /** @brief Create a new VM object with the default parameters, but with a specified amount of cores
142  *  @ingroup msg_VMs*
143  *
144  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
145  */
146 msg_vm_t MSG_vm_create_multicore(msg_host_t pm, const char* name, int coreAmount)
147 {
148   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
149              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
150
151   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, coreAmount);
152 }
153
154 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
155  *  @ingroup msg_VMs
156  */
157 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
158 {
159   if (vm->isMigrating())
160     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->getCname());
161
162   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
163   if (MSG_vm_is_running(vm))
164     MSG_vm_shutdown(vm);
165
166   /* Then, destroy the VM object */
167   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() { vm->destroy(); });
168
169   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
170     container_t container = PJ_container_get(vm->getCname());
171     PJ_container_remove_from_parent(container);
172     PJ_container_free(container);
173   }
174 }
175
176 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
177  *  @ingroup msg_VMs
178  *
179  *  If the VM cannot be started (because of memory over-provisioning), an exception is generated.
180  */
181 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
182 {
183   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
184     simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
185
186     simgrid::s4u::Host* pm = vm->pimpl_vm_->getPm();
187     if (pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>() == nullptr)
188       pm->extension_set(new simgrid::vm::VmHostExt());
189
190     long pm_ramsize   = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->ramsize;
191     int pm_overcommit = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->overcommit;
192     long vm_ramsize   = vm->getRamsize();
193
194     if (pm_ramsize && not pm_overcommit) { /* Only verify that we don't overcommit on need */
195       /* Retrieve the memory occupied by the VMs on that host. Yep, we have to traverse all VMs of all hosts for that */
196       long total_ramsize_of_vms = 0;
197       for (simgrid::s4u::VirtualMachine* ws_vm : simgrid::vm::VirtualMachineImpl::allVms_)
198         if (pm == ws_vm->pimpl_vm_->getPm())
199           total_ramsize_of_vms += ws_vm->pimpl_vm_->getRamsize();
200
201       if (vm_ramsize > pm_ramsize - total_ramsize_of_vms) {
202         XBT_WARN("cannnot start %s@%s due to memory shortage: vm_ramsize %ld, free %ld, pm_ramsize %ld (bytes).",
203                  vm->getCname(), pm->getCname(), vm_ramsize, pm_ramsize - total_ramsize_of_vms, pm_ramsize);
204         THROWF(vm_error, 0, "Memory shortage on host '%s', VM '%s' cannot be started", pm->getCname(), vm->getCname());
205       }
206     }
207
208     vm->pimpl_vm_->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING);
209   });
210
211   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
212     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->getCname());
213     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
214     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
215     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
216   }
217 }
218
219 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM.
220  *  @ingroup msg_VMs
221  *
222  * Any memory that they allocated will be leaked, unless you used #MSG_process_on_exit().
223  *
224  * No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep().
225  */
226 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
227 {
228   smx_actor_t issuer=SIMIX_process_self();
229   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, issuer]() { vm->pimpl_vm_->shutdown(issuer); });
230
231   // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
232   // (eg with the VM destroy)
233   MSG_process_sleep(0.);
234 }
235
236 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
237 {
238   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
239 }
240
241 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
242 {
243   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
244 }
245
246 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
247 {
248   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
249 }
250
251 struct migration_session {
252   msg_vm_t vm;
253   msg_host_t src_pm;
254   msg_host_t dst_pm;
255
256   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
257    * know the completion of the migration. */
258   char *mbox_ctl;
259   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
260   char *mbox;
261 };
262
263 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
264 {
265   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
266
267   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
268   struct migration_session* ms = static_cast<migration_session*>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
269
270   bool received_finalize = false;
271
272   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
273   while (not received_finalize) {
274     msg_task_t task = nullptr;
275     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
276
277     if (ret != MSG_OK) {
278       // An error occurred, clean the code and return
279       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
280       xbt_free(finalize_task_name);
281       return 0;
282     }
283
284     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
285       received_finalize = 1;
286
287     MSG_task_destroy(task);
288   }
289   xbt_free(finalize_task_name);
290
291   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
292   // Hence complete the migration
293
294   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
295   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
296   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
297   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = ms->vm;
298   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
299
300   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
301   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, dst_pm]() {
302     /* Update the vm location */
303     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
304     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
305
306     /* Update the vm location and resume it */
307     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
308     vm->pimpl_vm_->resume();
309   });
310
311
312   // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
313   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
314   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->getCname(), ms->src_pm->getCname(), ms->dst_pm->getCname());
315
316   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
317     static long long int counter = 0;
318     char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
319     snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter);
320     counter++;
321
322     // start link
323     container_t msg = PJ_container_get(vm->getCname());
324     type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
325     new StartLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
326
327     // destroy existing container of this vm
328     container_t existing_container = PJ_container_get(vm->getCname());
329     PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
330     PJ_container_free(existing_container);
331
332     // create new container on the new_host location
333     PJ_container_new(vm->getCname(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(ms->dst_pm->getCname()));
334
335     // end link
336     msg  = PJ_container_get(vm->getCname());
337     type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
338     new EndLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
339   }
340
341   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
342   char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
343   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
344   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
345   // xbt_assert(ret == MSG_OK);
346   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
347     // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
348     // has been correctly migrated on the DST node
349     // TODO What does it mean ? What should we do ?
350     MSG_task_destroy(task);
351   } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
352     // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
353     MSG_task_destroy(task);
354   }
355   xbt_free(task_name);
356
357   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
358   return 0;
359 }
360
361 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
362 {
363   vm->pimpl_vm_->dp_enabled = 1;
364   if (not vm->pimpl_vm_->dp_objs)
365     return;
366
367   char *key = nullptr;
368   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
369   dirty_page_t dp = nullptr;
370   xbt_dict_foreach (vm->pimpl_vm_->dp_objs, cursor, key, dp) {
371     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
372     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
373     dp->prev_remaining = remaining;
374
375     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
376   }
377 }
378
379 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
380 {
381   vm->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
382 }
383
384 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
385 {
386   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
387   double duration = clock - dp->prev_clock;
388
389   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key, vm->getCname(), computed,
390             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
391
392   return computed;
393 }
394
395 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
396 {
397   double total = 0;
398
399   char *key = nullptr;
400   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
401   dirty_page_t dp = nullptr;
402   xbt_dict_foreach (vm->pimpl_vm_->dp_objs, cursor, key, dp) {
403     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
404
405     double clock = MSG_get_clock();
406
407     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
408     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
409
410     dp->prev_remaining = remaining;
411     dp->prev_clock = clock;
412   }
413
414   total += vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks;
415
416   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
417             stage2_round_for_fancy_debug, total, vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks);
418
419   vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
420
421   return total;
422 }
423
424 // TODO Is this code redundant with the information provided by
425 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
426 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
427 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
428 {
429   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
430   if (vm == nullptr)
431     return;
432
433   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
434   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
435
436   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
437   dp->task = task;
438   if (vm->pimpl_vm_->dp_enabled) {
439     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
440     dp->prev_remaining = remaining;
441   }
442   if (not vm->pimpl_vm_->dp_objs)
443     vm->pimpl_vm_->dp_objs = xbt_dict_new_homogeneous(nullptr);
444   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(vm->pimpl_vm_->dp_objs, key) == nullptr);
445   xbt_dict_set(vm->pimpl_vm_->dp_objs, key, dp, nullptr);
446   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, host->getCname(), remaining, vm->pimpl_vm_->dp_enabled);
447
448   xbt_free(key);
449 }
450
451 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
452 {
453   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
454   if (vm == nullptr)
455     return;
456
457   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
458   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(vm->pimpl_vm_->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(vm->pimpl_vm_->dp_objs, key) : NULL);
459   xbt_assert(dp->task == task);
460
461   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
462    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
463   if (vm->pimpl_vm_->dp_enabled) {
464     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
465     double clock = MSG_get_clock();
466     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
467     double updated = get_computed(key, vm, dp, remaining, clock); // was host instead of vm
468
469     vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
470   }
471   if (vm->pimpl_vm_->dp_objs)
472     xbt_dict_remove(vm->pimpl_vm_->dp_objs, key);
473   xbt_free(dp);
474
475   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, host->getCname());
476   xbt_free(key);
477 }
478
479 static sg_size_t send_migration_data(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, sg_size_t size, char* mbox,
480                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
481 {
482   sg_size_t sent = 0;
483   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
484   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, static_cast<double>(size), nullptr);
485
486   double clock_sta = MSG_get_clock();
487
488   msg_error_t ret;
489   if (mig_speed > 0)
490     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
491   else
492     ret = MSG_task_send(task, mbox);
493
494   xbt_free(task_name);
495
496   if (ret == MSG_OK) {
497     sent = size;
498   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
499     sg_size_t remaining = static_cast<sg_size_t>(MSG_task_get_remaining_communication(task));
500     sent = size - remaining;
501     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
502   }
503
504   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
505   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
506     XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
507     MSG_task_destroy(task);
508     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
509   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
510     XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
511     MSG_task_destroy(task);
512     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
513   }
514
515   double clock_end = MSG_get_clock();
516   double duration = clock_end - clock_sta;
517   double actual_speed = size / duration;
518
519   if (stage == 2)
520     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
521               actual_speed, mig_speed);
522   else
523     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
524               mig_speed);
525
526   return sent;
527 }
528
529 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
530 {
531   double updated_size = computed * dp_rate;
532   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
533   if (updated_size > dp_cap) {
534     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
535     //          dp_cap);
536     updated_size = dp_cap;
537   }
538
539   return static_cast<sg_size_t>(updated_size);
540 }
541
542 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
543 {
544   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
545
546   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
547   migration_session *ms = static_cast<migration_session *>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
548
549   double host_speed = ms->vm->pimpl_vm_->getPm()->getSpeed();
550   s_vm_params_t params;
551   ms->vm->getParameters(&params);
552   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
553   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
554   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
555   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
556   const double dp_rate      = host_speed ? (params.mig_speed * params.dp_intensity) / host_speed : 1;
557   const double dp_cap       = params.dp_cap;
558   const double mig_speed    = params.mig_speed;
559   double max_downtime       = params.max_downtime;
560
561   double mig_timeout = 10000000.0;
562
563   double remaining_size = static_cast<double>(ramsize + devsize);
564   double threshold = 0.0;
565
566   /* check parameters */
567   if (ramsize == 0)
568     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
569
570   if (max_downtime <= 0) {
571     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
572     max_downtime = 0.03;
573   }
574
575   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
576   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
577   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
578
579   double computed_during_stage1 = 0;
580   if (not skip_stage1) {
581     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
582
583     try {
584       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
585        * transfer exceeds the timeout value. */
586       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu bytes", ramsize);
587       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
588       remaining_size -= sent;
589       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
590
591       if (sent < ramsize) {
592         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
593         skip_stage2 = 1;
594       } else if (sent > ramsize)
595         XBT_CRITICAL("bug");
596
597     }
598     catch (xbt_ex& e) {
599       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
600       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
601       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
602       return 0;
603     }
604
605     double clock_post_send = MSG_get_clock();
606     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
607     if (mig_timeout < 0) {
608       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
609       skip_stage2 = 1;
610     }
611
612     /* estimate bandwidth */
613     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
614     threshold        = bandwidth * max_downtime;
615     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
616   }
617
618
619   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
620   if (not skip_stage2) {
621
622     int stage2_round = 0;
623     for (;;) {
624
625       sg_size_t updated_size = 0;
626       if (stage2_round == 0) {
627         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
628         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
629       } else {
630         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
631         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
632       }
633
634       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
635                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
636
637       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
638       remaining_size += updated_size;
639       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
640                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
641       if (remaining_size < threshold)
642         break;
643
644       sg_size_t sent         = 0;
645       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
646       try {
647         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
648         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
649                                    mig_timeout);
650       } catch (xbt_ex& e) {
651         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
652         // code)
653         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
654         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
655         return 0;
656       }
657       double clock_post_send = MSG_get_clock();
658
659       if (sent == updated_size) {
660         /* timeout did not happen */
661         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
662         threshold        = bandwidth * max_downtime;
663         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
664         remaining_size -= sent;
665         stage2_round += 1;
666         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
667         xbt_assert(mig_timeout > 0);
668
669       } else if (sent < updated_size) {
670         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
671          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
672         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
673                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
674         remaining_size -= sent;
675
676         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
677         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
678         remaining_size += updated_size;
679         break;
680       } else
681         XBT_CRITICAL("bug");
682     }
683   }
684
685   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
686   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
687   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = ms->vm->pimpl_vm_;
688   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
689   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
690   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
691   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
692
693   try {
694     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f bytes", remaining_size);
695     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, static_cast<sg_size_t>(remaining_size), ms->mbox, 3, 0,
696                         mig_speed, -1);
697   }
698   catch(xbt_ex& e) {
699     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
700     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
701     ms->vm->pimpl_vm_->resume();
702     return 0;
703   }
704
705   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
706   // effectively the VM on the DST node.
707   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
708
709   return 0;
710 }
711
712 /** @brief Migrate the VM to the given host.
713  *  @ingroup msg_VMs
714  */
715 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
716 {
717   /* some thoughts:
718    * - One approach is ...
719    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
720    *   receive the state of the source
721    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
722    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
723    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
724    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
725    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
726    *
727    * - Another one is ...
728    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
729    *
730    * The second one would be easier.
731    */
732
733   msg_host_t src_pm = vm->pimpl_vm_->getPm();
734
735   if (src_pm->isOff())
736     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->getCname(), src_pm->getCname());
737   if (dst_pm->isOff())
738     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->getCname(), dst_pm->getCname());
739   if (not MSG_vm_is_running(vm))
740     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->getCname());
741   if (vm->isMigrating())
742     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->getCname());
743
744   vm->pimpl_vm_->isMigrating = true;
745
746   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
747   ms->vm = vm;
748   ms->src_pm = src_pm;
749   ms->dst_pm = dst_pm;
750
751   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
752    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
753   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
754   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
755
756   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
757   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
758
759   char** argv = xbt_new(char*, 2);
760   argv[0]     = pr_rx_name;
761   argv[1]     = nullptr;
762   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
763
764   argv        = xbt_new(char*, 2);
765   argv[0]     = pr_tx_name;
766   argv[1]     = nullptr;
767   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
768
769   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
770   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
771   msg_task_t task = nullptr;
772   msg_error_t ret = MSG_task_receive(&task, ms->mbox_ctl);
773
774   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
775
776   xbt_free(ms->mbox_ctl);
777   xbt_free(ms->mbox);
778   xbt_free(ms);
779
780   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
781     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
782     // other side. Hence, just throw the execption
783     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
784     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
785     // required or not
786     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->getCname(),
787            vm->getCname());
788   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
789     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
790     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
791     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->getCname(),
792            vm->getCname());
793   }
794
795   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
796   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
797   xbt_free(expected_task_name);
798   MSG_task_destroy(task);
799 }
800
801 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
802  *  @ingroup msg_VMs
803  *
804  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
805  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
806  *
807  * No suspension cost occurs.
808  */
809 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
810 {
811   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
812   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, issuer]() { vm->pimpl_vm_->suspend(issuer); });
813
814   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
815
816   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
817     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->getCname());
818     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
819     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
820     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
821   }
822 }
823
824 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
825  *  @ingroup msg_VMs
826  *
827  * No resume cost occurs.
828  */
829 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
830 {
831   vm->pimpl_vm_->resume();
832
833   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
834     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->getCname());
835     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
836     new PopStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type);
837   }
838 }
839
840 /** @brief Get the physical host of a given VM.
841  *  @ingroup msg_VMs
842  */
843 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
844 {
845   return vm->getPm();
846 }
847
848 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
849  *  @ingroup msg_VMs
850  *
851  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
852  *
853  * For example,
854  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
855  *  On VM0, there is Task2.
856  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
857  * Then,
858  *  Task1\@PM0 gets 50%.
859  *  Task2\@VM0 gets 25%.
860  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
861  *
862  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a task on the VM does not affect the bound of
863  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
864  *
865  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
866  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
867  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
868  *
869  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
870  *
871  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
872  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
873  */
874 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
875 {
876   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, bound]() { vm->pimpl_vm_->setBound(bound); });
877 }
878
879 SG_END_DECL()