Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

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