Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
6c5824cea14a1440fce52588bc3ca36a0531a60b
[simgrid.git] / src / kernel / lmm / System.cpp
1 /* Copyright (c) 2004-2022. 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 "src/kernel/lmm/fair_bottleneck.hpp"
7 #include "src/kernel/lmm/maxmin.hpp"
8 #if SIMGRID_HAVE_EIGEN3
9 #include "src/kernel/lmm/bmf.hpp"
10 #endif
11 #include <boost/core/demangle.hpp>
12 #include <typeinfo>
13
14 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(ker_lmm, kernel, "Kernel Linear Max-Min solver");
15
16 double sg_maxmin_precision = 1E-5; /* Change this with --cfg=maxmin/precision:VALUE */
17 double sg_surf_precision   = 1E-9; /* Change this with --cfg=surf/precision:VALUE */
18 int sg_concurrency_limit   = -1;      /* Change this with --cfg=maxmin/concurrency-limit:VALUE */
19
20 namespace simgrid {
21 namespace kernel {
22 namespace lmm {
23
24 int Variable::next_rank_   = 1;
25 int Constraint::next_rank_ = 1;
26
27 Element::Element(Constraint* constraint, Variable* variable, double cweight)
28     : constraint(constraint), variable(variable), consumption_weight(cweight), max_consumption_weight(cweight)
29 {
30 }
31
32 int Element::get_concurrency() const
33 {
34   // Ignore element with weight less than one (e.g. cross-traffic)
35   return (consumption_weight >= 1) ? 1 : 0;
36   // There are other alternatives, but they will change the behavior of the model..
37   // So do not use it unless you want to make a new model.
38   // If you do, remember to change the variables concurrency share to reflect it.
39   // Potential examples are:
40   // return (elem->weight>0)?1:0;//Include element as soon  as weight is non-zero
41   // return (int)ceil(elem->weight);//Include element as the rounded-up integer value of the element weight
42 }
43
44 void Element::decrease_concurrency()
45 {
46   xbt_assert(constraint->concurrency_current_ >= get_concurrency());
47   constraint->concurrency_current_ -= get_concurrency();
48 }
49
50 void Element::increase_concurrency(bool check_limit)
51 {
52   constraint->concurrency_current_ += get_concurrency();
53
54   if (constraint->concurrency_current_ > constraint->concurrency_maximum_)
55     constraint->concurrency_maximum_ = constraint->concurrency_current_;
56
57   xbt_assert(not check_limit || constraint->get_concurrency_limit() < 0 ||
58                  constraint->concurrency_current_ <= constraint->get_concurrency_limit(),
59              "Concurrency limit overflow!");
60 }
61
62 System* System::build(const std::string& solver_name, bool selective_update)
63 {
64   System* system = nullptr;
65   if (solver_name == "bmf") {
66 #if SIMGRID_HAVE_EIGEN3
67     system = new BmfSystem(selective_update);
68 #endif
69   } else if (solver_name == "fairbottleneck") {
70     system = new FairBottleneck(selective_update);
71   } else {
72     system = new MaxMin(selective_update);
73   }
74   return system;
75 }
76
77 void System::validate_solver(const std::string& solver_name)
78 {
79   static const std::vector<std::string> opts{"bmf", "maxmin", "fairbottleneck"};
80   if (solver_name == "bmf") {
81 #if !SIMGRID_HAVE_EIGEN3
82     xbt_die("Cannot use the BMF solver without installing Eigen3.");
83 #endif
84   }
85   if (std::find(opts.begin(), opts.end(), solver_name) == std::end(opts)) {
86     xbt_die("Invalid system solver, it should be one of: \"maxmin\", \"fairbottleneck\" or \"bmf\"");
87   }
88 }
89
90 void System::check_concurrency() const
91 {
92   // These checks are very expensive, so do them only if we want to debug SURF LMM
93   if (not XBT_LOG_ISENABLED(ker_lmm, xbt_log_priority_debug))
94     return;
95
96   for (Constraint const& cnst : constraint_set) {
97     int concurrency       = 0;
98     for (Element const& elem : cnst.enabled_element_set_) {
99       xbt_assert(elem.variable->sharing_penalty_ > 0);
100       concurrency += elem.get_concurrency();
101     }
102
103     for (Element const& elem : cnst.disabled_element_set_) {
104       // We should have staged variables only if concurrency is reached in some constraint
105       xbt_assert(cnst.get_concurrency_limit() < 0 || elem.variable->staged_penalty_ == 0 ||
106                      elem.variable->get_min_concurrency_slack() < elem.variable->concurrency_share_,
107                  "should not have staged variable!");
108     }
109
110     xbt_assert(cnst.get_concurrency_limit() < 0 || cnst.get_concurrency_limit() >= concurrency,
111                "concurrency check failed!");
112     xbt_assert(cnst.concurrency_current_ == concurrency, "concurrency_current is out-of-date!");
113   }
114
115   // Check that for each variable, all corresponding elements are in the same state (i.e. same element sets)
116   for (Variable const& var : variable_set) {
117     if (var.cnsts_.empty())
118       continue;
119
120     const Element& elem    = var.cnsts_[0];
121     bool belong_to_enabled  = elem.enabled_element_set_hook.is_linked();
122     bool belong_to_disabled = elem.disabled_element_set_hook.is_linked();
123     bool belong_to_active   = elem.active_element_set_hook.is_linked();
124
125     for (Element const& elem2 : var.cnsts_) {
126       xbt_assert(belong_to_enabled == elem2.enabled_element_set_hook.is_linked(),
127                  "Variable inconsistency (1): enabled_element_set");
128       xbt_assert(belong_to_disabled == elem2.disabled_element_set_hook.is_linked(),
129                  "Variable inconsistency (2): disabled_element_set");
130       xbt_assert(belong_to_active == elem2.active_element_set_hook.is_linked(),
131                  "Variable inconsistency (3): active_element_set");
132     }
133   }
134 }
135
136 void System::var_free(Variable* var)
137 {
138   XBT_IN("(sys=%p, var=%p)", this, var);
139   modified_ = true;
140
141   // TODOLATER Can do better than that by leaving only the variable in only one enabled_element_set, call
142   // update_modified_set, and then remove it..
143   update_modified_cnst_set_from_variable(var);
144
145   for (Element& elem : var->cnsts_) {
146     if (var->sharing_penalty_ > 0)
147       elem.decrease_concurrency();
148     if (elem.enabled_element_set_hook.is_linked())
149       simgrid::xbt::intrusive_erase(elem.constraint->enabled_element_set_, elem);
150     if (elem.disabled_element_set_hook.is_linked())
151       simgrid::xbt::intrusive_erase(elem.constraint->disabled_element_set_, elem);
152     if (elem.active_element_set_hook.is_linked())
153       simgrid::xbt::intrusive_erase(elem.constraint->active_element_set_, elem);
154     if (elem.constraint->enabled_element_set_.empty() && elem.constraint->disabled_element_set_.empty())
155       make_constraint_inactive(elem.constraint);
156     else
157       on_disabled_var(elem.constraint);
158   }
159
160   var->cnsts_.clear();
161
162   check_concurrency();
163
164   xbt_mallocator_release(variable_mallocator_, var);
165   XBT_OUT();
166 }
167
168 System::System(bool selective_update) : selective_update_active(selective_update)
169 {
170   XBT_DEBUG("Setting selective_update_active flag to %d", selective_update_active);
171
172   if (selective_update)
173     modified_set_ = std::make_unique<kernel::resource::Action::ModifiedSet>();
174 }
175
176 System::~System()
177 {
178   while (Variable* var = extract_variable()) {
179     std::string demangled = boost::core::demangle(var->id_ ? typeid(*var->id_).name() : "(unidentified)");
180     XBT_WARN("Probable bug: a %s variable (#%d) not removed before the LMM system destruction.", demangled.c_str(),
181              var->rank_);
182     var_free(var);
183   }
184   while (Constraint* cnst = extract_constraint())
185     cnst_free(cnst);
186
187   xbt_mallocator_free(variable_mallocator_);
188 }
189
190 void System::cnst_free(Constraint* cnst)
191 {
192   make_constraint_inactive(cnst);
193   delete cnst;
194 }
195
196 Constraint::Constraint(resource::Resource* id_value, double bound_value) : bound_(bound_value), id_(id_value)
197 {
198   rank_ = next_rank_++;
199 }
200
201 Constraint* System::constraint_new(resource::Resource* id, double bound_value)
202 {
203   auto* cnst = new Constraint(id, bound_value);
204   insert_constraint(cnst);
205   return cnst;
206 }
207
208 void* System::variable_mallocator_new_f()
209 {
210   return new Variable;
211 }
212
213 void System::variable_mallocator_free_f(void* var)
214 {
215   delete static_cast<Variable*>(var);
216 }
217
218 Variable* System::variable_new(resource::Action* id, double sharing_penalty, double bound, size_t number_of_constraints)
219 {
220   XBT_IN("(sys=%p, id=%p, penalty=%f, bound=%f, num_cons =%zu)", this, id, sharing_penalty, bound,
221          number_of_constraints);
222
223   auto* var = static_cast<Variable*>(xbt_mallocator_get(variable_mallocator_));
224   var->initialize(id, sharing_penalty, bound, number_of_constraints, visited_counter_ - 1);
225   if (sharing_penalty > 0)
226     variable_set.push_front(*var);
227   else
228     variable_set.push_back(*var);
229
230   XBT_OUT(" returns %p", var);
231   return var;
232 }
233
234 void System::variable_free(Variable* var)
235 {
236   remove_variable(var);
237   var_free(var);
238 }
239
240 void System::variable_free_all()
241 {
242   while (Variable* var = extract_variable())
243     variable_free(var);
244 }
245
246 Element& System::expand_create_elem(Constraint* cnst, Variable* var, double consumption_weight)
247 {
248   xbt_assert(var->cnsts_.size() < var->cnsts_.capacity(), "Too much constraints");
249
250   var->cnsts_.emplace_back(cnst, var, consumption_weight);
251   Element& elem = var->cnsts_.back();
252
253   if (var->sharing_penalty_ != 0.0) {
254     elem.constraint->enabled_element_set_.push_front(elem);
255   } else
256     elem.constraint->disabled_element_set_.push_back(elem);
257
258   if (elem.consumption_weight > 0 || var->sharing_penalty_ > 0) {
259     make_constraint_active(cnst);
260   }
261   return elem;
262 }
263
264 Element& System::expand_add_to_elem(Element& elem, const Constraint* cnst, double consumption_weight) const
265 {
266   elem.max_consumption_weight = std::max(elem.max_consumption_weight, consumption_weight);
267   if (cnst->sharing_policy_ != Constraint::SharingPolicy::FATPIPE)
268     elem.consumption_weight += consumption_weight;
269   else
270     elem.consumption_weight = std::max(elem.consumption_weight, consumption_weight);
271   return elem;
272 }
273
274 void System::expand(Constraint* cnst, Variable* var, double consumption_weight)
275 {
276   modified_ = true;
277
278   auto elem_it =
279       std::find_if(begin(var->cnsts_), end(var->cnsts_), [&cnst](Element const& x) { return x.constraint == cnst; });
280   if (elem_it != end(var->cnsts_)) {
281     /* before changing it, decreases concurrency on constraint, it'll be added back later */
282     if (var->sharing_penalty_ != 0.0)
283       elem_it->decrease_concurrency();
284   }
285   Element& elem = elem_it != end(var->cnsts_) ? expand_add_to_elem(*elem_it, cnst, consumption_weight)
286                                               : expand_create_elem(cnst, var, consumption_weight);
287
288   // Check if we need to disable the variable
289   if (var->sharing_penalty_ != 0) {
290     /* increase concurrency in constraint that this element uses.
291      * as we don't check if constraint has reached its limit before increasing,
292      * we can't check the correct state at increase_concurrency, anyway
293      * it'll check if the slack is smaller than 0 just below */
294     elem.increase_concurrency(false);
295     if (cnst->get_concurrency_slack() < 0) {
296       double penalty = var->sharing_penalty_;
297       disable_var(var);
298       for (Element const& elem2 : var->cnsts_)
299         on_disabled_var(elem2.constraint);
300       var->staged_penalty_ = penalty;
301       xbt_assert(not var->sharing_penalty_);
302     }
303   }
304
305   /* update modified constraint set accordingly */
306   if (elem.consumption_weight > 0 || var->sharing_penalty_ > 0)
307     update_modified_cnst_set(cnst);
308
309   check_concurrency();
310 }
311
312 Variable* Constraint::get_variable(const Element** elem) const
313 {
314   if (*elem == nullptr) {
315     // That is the first call, pick the first element among enabled_element_set (or disabled_element_set if
316     // enabled_element_set is empty)
317     if (not enabled_element_set_.empty())
318       *elem = &enabled_element_set_.front();
319     else if (not disabled_element_set_.empty())
320       *elem = &disabled_element_set_.front();
321     else
322       *elem = nullptr;
323   } else {
324     // elem is not null, so we carry on
325     if ((*elem)->enabled_element_set_hook.is_linked()) {
326       // Look at enabled_element_set, and jump to disabled_element_set when finished
327       auto iter = std::next(enabled_element_set_.iterator_to(**elem));
328       if (iter != std::end(enabled_element_set_))
329         *elem = &*iter;
330       else if (not disabled_element_set_.empty())
331         *elem = &disabled_element_set_.front();
332       else
333         *elem = nullptr;
334     } else {
335       auto iter = std::next(disabled_element_set_.iterator_to(**elem));
336       *elem     = iter != std::end(disabled_element_set_) ? &*iter : nullptr;
337     }
338   }
339   if (*elem)
340     return (*elem)->variable;
341   else
342     return nullptr;
343 }
344
345 // if we modify the list between calls, normal version may loop forever
346 // this safe version ensures that we browse the list elements only once
347 Variable* Constraint::get_variable_safe(const Element** elem, const Element** nextelem, size_t* numelem) const
348 {
349   if (*elem == nullptr) {
350     *numelem = enabled_element_set_.size() + disabled_element_set_.size() - 1;
351     if (not enabled_element_set_.empty())
352       *elem = &enabled_element_set_.front();
353     else if (not disabled_element_set_.empty())
354       *elem = &disabled_element_set_.front();
355     else
356       *elem = nullptr;
357   } else {
358     *elem = *nextelem;
359     if (*numelem > 0) {
360       (*numelem)--;
361     } else
362       return nullptr;
363   }
364   if (*elem) {
365     // elem is not null, so we carry on
366     if ((*elem)->enabled_element_set_hook.is_linked()) {
367       // Look at enabled_element_set, and jump to disabled_element_set when finished
368       auto iter = std::next(enabled_element_set_.iterator_to(**elem));
369       if (iter != std::end(enabled_element_set_))
370         *nextelem = &*iter;
371       else if (not disabled_element_set_.empty())
372         *nextelem = &disabled_element_set_.front();
373       else
374         *nextelem = nullptr;
375     } else {
376       auto iter = std::next(disabled_element_set_.iterator_to(**elem));
377       *nextelem = iter != std::end(disabled_element_set_) ? &*iter : nullptr;
378     }
379     return (*elem)->variable;
380   } else
381     return nullptr;
382 }
383
384 template <class ElemList>
385 static void format_element_list(const ElemList& elem_list, Constraint::SharingPolicy sharing_policy, double& sum,
386                                 std::string& buf)
387 {
388   for (Element const& elem : elem_list) {
389     buf += std::to_string(elem.consumption_weight) + ".'" + std::to_string(elem.variable->rank_) + "'(" +
390            std::to_string(elem.variable->value_) + ")" +
391            (sharing_policy != Constraint::SharingPolicy::FATPIPE ? " + " : " , ");
392     if (sharing_policy != Constraint::SharingPolicy::FATPIPE)
393       sum += elem.consumption_weight * elem.variable->value_;
394     else
395       sum = std::max(sum, elem.consumption_weight * elem.variable->value_);
396   }
397 }
398
399 void System::print() const
400 {
401   std::string buf = "MAX-MIN ( ";
402
403   /* Printing Objective */
404   for (Variable const& var : variable_set)
405     buf += "'" + std::to_string(var.rank_) + "'(" + std::to_string(var.sharing_penalty_) + ") ";
406   buf += ")";
407   XBT_DEBUG("%20s", buf.c_str());
408   buf.clear();
409
410   XBT_DEBUG("Constraints");
411   /* Printing Constraints */
412   for (Constraint const& cnst : active_constraint_set) {
413     double sum            = 0.0;
414     // Show  the enabled variables
415     buf += "\t";
416     buf += cnst.sharing_policy_ != Constraint::SharingPolicy::FATPIPE ? "(" : "max(";
417     format_element_list(cnst.enabled_element_set_, cnst.sharing_policy_, sum, buf);
418     // TODO: Adding disabled elements only for test compatibility, but do we really want them to be printed?
419     format_element_list(cnst.disabled_element_set_, cnst.sharing_policy_, sum, buf);
420
421     buf += "0) <= " + std::to_string(cnst.bound_) + " ('" + std::to_string(cnst.rank_) + "')";
422
423     if (cnst.sharing_policy_ == Constraint::SharingPolicy::FATPIPE) {
424       buf += " [MAX-Constraint]";
425     }
426     XBT_DEBUG("%s", buf.c_str());
427     buf.clear();
428     xbt_assert(not double_positive(sum - cnst.bound_, cnst.bound_ * sg_maxmin_precision),
429                "Incorrect value (%f is not smaller than %f): %g", sum, cnst.bound_, sum - cnst.bound_);
430   }
431
432   XBT_DEBUG("Variables");
433   /* Printing Result */
434   for (Variable const& var : variable_set) {
435     if (var.bound_ > 0) {
436       XBT_DEBUG("'%d'(%f) : %f (<=%f)", var.rank_, var.sharing_penalty_, var.value_, var.bound_);
437       xbt_assert(not double_positive(var.value_ - var.bound_, var.bound_ * sg_maxmin_precision),
438                  "Incorrect value (%f is not smaller than %f", var.value_, var.bound_);
439     } else {
440       XBT_DEBUG("'%d'(%f) : %f", var.rank_, var.sharing_penalty_, var.value_);
441     }
442   }
443 }
444
445 resource::Action::ModifiedSet* System::get_modified_action_set() const
446 {
447   return modified_set_.get();
448 }
449
450 void System::solve()
451 {
452   if (not modified_)
453     return;
454
455   do_solve();
456
457   modified_ = false;
458   if (selective_update_active) {
459     /* update list of modified variables */
460     for (const Constraint& cnst : modified_constraint_set) {
461       for (const Element& elem : cnst.enabled_element_set_) {
462         if (elem.consumption_weight > 0) {
463           resource::Action* action = elem.variable->id_;
464           if (not action->is_within_modified_set())
465             modified_set_->push_back(*action);
466         }
467       }
468     }
469     /* clear list of modified constraint */
470     remove_all_modified_cnst_set();
471   }
472
473   if (XBT_LOG_ISENABLED(ker_lmm, xbt_log_priority_debug)) {
474     print();
475   }
476
477   check_concurrency();
478 }
479
480 /** @brief Attribute the value bound to var->bound.
481  *
482  *  @param var the Variable*
483  *  @param bound the new bound to associate with var
484  *
485  *  Makes var->bound equal to bound. Whenever this function is called a change is  signed in the system. To
486  *  avoid false system changing detection it is a good idea to test (bound != 0) before calling it.
487  */
488 void System::update_variable_bound(Variable* var, double bound)
489 {
490   modified_  = true;
491   var->bound_ = bound;
492
493   if (not var->cnsts_.empty()) {
494     for (Element const& elem : var->cnsts_) {
495       update_modified_cnst_set(elem.constraint);
496     }
497   }
498 }
499
500 void Variable::initialize(resource::Action* id_value, double sharing_penalty, double bound_value,
501                           size_t number_of_constraints, unsigned visited_value)
502 {
503   id_     = id_value;
504   rank_   = next_rank_++;
505   cnsts_.reserve(number_of_constraints);
506   sharing_penalty_   = sharing_penalty;
507   staged_penalty_    = 0.0;
508   bound_             = bound_value;
509   concurrency_share_ = 1;
510   value_             = 0.0;
511   visited_           = visited_value;
512   mu_                = 0.0;
513
514   xbt_assert(not variable_set_hook_.is_linked());
515   xbt_assert(not saturated_variable_set_hook_.is_linked());
516 }
517
518 int Variable::get_min_concurrency_slack() const
519 {
520   int minslack = std::numeric_limits<int>::max();
521   for (Element const& elem : cnsts_) {
522     int slack = elem.constraint->get_concurrency_slack();
523     if (slack < minslack) {
524       // This is only an optimization, to avoid looking at more constraints when slack is already zero
525       if (slack == 0)
526         return 0;
527       minslack = slack;
528     }
529   }
530   return minslack;
531 }
532
533 // Small remark: In this implementation of System::enable_var() and System::disable_var(), we will meet multiple times
534 // with var when running System::update_modified_cnst_set().
535 // A priori not a big performance issue, but we might do better by calling System::update_modified_cnst_set() within the
536 // for loops (after doing the first for enabling==1, and before doing the last for disabling==1)
537 void System::enable_var(Variable* var)
538 {
539   xbt_assert(not XBT_LOG_ISENABLED(ker_lmm, xbt_log_priority_debug) || var->can_enable());
540
541   var->sharing_penalty_ = var->staged_penalty_;
542   var->staged_penalty_  = 0;
543
544   // Enabling the variable, move var to list head. Subtlety is: here, we need to call update_modified_cnst_set AFTER
545   // moving at least one element of var.
546
547   simgrid::xbt::intrusive_erase(variable_set, *var);
548   variable_set.push_front(*var);
549   for (Element& elem : var->cnsts_) {
550     simgrid::xbt::intrusive_erase(elem.constraint->disabled_element_set_, elem);
551     elem.constraint->enabled_element_set_.push_front(elem);
552     elem.increase_concurrency();
553   }
554   update_modified_cnst_set_from_variable(var);
555
556   // When used within on_disabled_var, we would get an assertion fail, because transiently there can be variables
557   // that are staged and could be activated.
558   // Anyway, caller functions all call check_concurrency() in the end.
559 }
560
561 void System::disable_var(Variable* var)
562 {
563   xbt_assert(not var->staged_penalty_, "Staged penalty should have been cleared");
564   // Disabling the variable, move to var to list tail. Subtlety is: here, we need to call update_modified_cnst_set
565   // BEFORE moving the last element of var.
566   simgrid::xbt::intrusive_erase(variable_set, *var);
567   variable_set.push_back(*var);
568   update_modified_cnst_set_from_variable(var);
569   for (Element& elem : var->cnsts_) {
570     simgrid::xbt::intrusive_erase(elem.constraint->enabled_element_set_, elem);
571     elem.constraint->disabled_element_set_.push_back(elem);
572     if (elem.active_element_set_hook.is_linked())
573       simgrid::xbt::intrusive_erase(elem.constraint->active_element_set_, elem);
574     elem.decrease_concurrency();
575   }
576
577   var->sharing_penalty_ = 0.0;
578   var->staged_penalty_  = 0.0;
579   var->value_          = 0.0;
580   check_concurrency();
581 }
582
583 /* /brief Find variables that can be enabled and enable them.
584  *
585  * Assuming that the variable has already been removed from non-zero penalties
586  * Can we find a staged variable to add?
587  * If yes, check that none of the constraints that this variable is involved in is at the limit of its concurrency
588  * And then add it to enabled variables
589  */
590 void System::on_disabled_var(Constraint* cnstr)
591 {
592   if (cnstr->get_concurrency_limit() < 0)
593     return;
594
595   size_t numelem = cnstr->disabled_element_set_.size();
596   if (numelem == 0)
597     return;
598
599   Element* elem = &cnstr->disabled_element_set_.front();
600
601   // Cannot use foreach loop, because System::enable_var() will modify disabled_element_set.. within the loop
602   while (numelem-- && elem) {
603     Element* nextelem;
604     if (elem->disabled_element_set_hook.is_linked()) {
605       auto iter = std::next(cnstr->disabled_element_set_.iterator_to(*elem));
606       nextelem  = iter != std::end(cnstr->disabled_element_set_) ? &*iter : nullptr;
607     } else {
608       nextelem = nullptr;
609     }
610
611     if (elem->variable->staged_penalty_ > 0 && elem->variable->can_enable()) {
612       // Found a staged variable
613       // TODOLATER: Add random timing function to model reservation protocol fuzziness? Then how to make sure that
614       // staged variables will eventually be called?
615       enable_var(elem->variable);
616     }
617
618     xbt_assert(cnstr->concurrency_current_ <= cnstr->get_concurrency_limit(), "Concurrency overflow!");
619     if (cnstr->concurrency_current_ == cnstr->get_concurrency_limit())
620       break;
621
622     elem = nextelem;
623   }
624
625   // We could get an assertion fail, because transiently there can be variables that are staged and could be activated.
626   // And we need to go through all constraints of the disabled var before getting back a coherent state.
627   // Anyway, caller functions all call check_concurrency() in the end.
628 }
629
630 /** @brief update the penalty of a variable (disable it by passing 0 as a penalty) */
631 void System::update_variable_penalty(Variable* var, double penalty)
632 {
633   xbt_assert(penalty >= 0, "Variable penalty should not be negative!");
634   if (penalty == var->sharing_penalty_)
635     return;
636
637   bool enabling_var  = (penalty > 0 && var->sharing_penalty_ <= 0);
638   bool disabling_var = (penalty <= 0 && var->sharing_penalty_ > 0);
639
640   XBT_IN("(sys=%p, var=%p, var->sharing_penalty = %f, penalty=%f)", this, var, var->sharing_penalty_, penalty);
641
642   modified_ = true;
643
644   // Are we enabling this variable?
645   if (enabling_var) {
646     var->staged_penalty_ = penalty;
647     int minslack       = var->get_min_concurrency_slack();
648     if (minslack < var->concurrency_share_) {
649       XBT_DEBUG("Staging var (instead of enabling) because min concurrency slack %i, with penalty %f and concurrency"
650                 " share %i",
651                 minslack, penalty, var->concurrency_share_);
652       return;
653     }
654     XBT_DEBUG("Enabling var with min concurrency slack %i", minslack);
655     enable_var(var);
656   } else if (disabling_var) {
657     disable_var(var);
658   } else {
659     var->sharing_penalty_ = penalty;
660     update_modified_cnst_set_from_variable(var);
661   }
662
663   check_concurrency();
664
665   XBT_OUT();
666 }
667
668 void System::update_constraint_bound(Constraint* cnst, double bound)
669 {
670   modified_ = true;
671   update_modified_cnst_set(cnst);
672   cnst->bound_ = bound;
673 }
674
675 /** @brief Update the constraint set propagating recursively to other constraints so the system should not be entirely
676  *  computed.
677  *
678  *  @param cnst the Constraint* affected by the change
679  *
680  *  A recursive algorithm to optimize the system recalculation selecting only constraints that have changed. Each
681  *  constraint change is propagated to the list of constraints for each variable.
682  */
683 void System::update_modified_cnst_set_rec(const Constraint* cnst)
684 {
685   for (Element const& elem : cnst->enabled_element_set_) {
686     Variable* var = elem.variable;
687     for (Element const& elem2 : var->cnsts_) {
688       if (var->visited_ == visited_counter_)
689         break;
690       if (elem2.constraint != cnst && not elem2.constraint->modified_constraint_set_hook_.is_linked()) {
691         modified_constraint_set.push_back(*elem2.constraint);
692         update_modified_cnst_set_rec(elem2.constraint);
693       }
694     }
695     // var will be ignored in later visits as long as sys->visited_counter does not move
696     var->visited_ = visited_counter_;
697   }
698 }
699
700 void System::update_modified_cnst_set_from_variable(const Variable* var)
701 {
702   /* nothing to update in these cases:
703    * - selective update not active, all variables are active
704    * - variable doesn't use any constraint
705    * - variable is disabled (sharing penalty <= 0): we iterate only through the enabled_variables in
706    * update_modified_cnst_set_rec */
707   if (not selective_update_active || var->cnsts_.empty() || var->sharing_penalty_ <= 0)
708     return;
709
710   /* Normally, if the conditions above are true, specially variable is enabled, we can call
711    * modified_set over the first contraint only, since the recursion in update_modified_cnst_set_rec
712    * will iterate over the other constraints of this variable */
713   update_modified_cnst_set(var->cnsts_[0].constraint);
714 }
715
716 void System::update_modified_cnst_set(Constraint* cnst)
717 {
718   /* nothing to do if selective update isn't active */
719   if (selective_update_active && not cnst->modified_constraint_set_hook_.is_linked()) {
720     modified_constraint_set.push_back(*cnst);
721     update_modified_cnst_set_rec(cnst);
722   }
723 }
724
725 void System::remove_all_modified_cnst_set()
726 {
727   // We cleverly un-flag all variables just by incrementing visited_counter
728   // In effect, the var->visited value will no more be equal to visited counter
729   // To be clean, when visited counter has wrapped around, we force these var->visited values so that variables that
730   // were in the modified a long long time ago are not wrongly skipped here, which would lead to very nasty bugs
731   // (i.e. not readily reproducible, and requiring a lot of run time before happening).
732   if (++visited_counter_ == 1) {
733     /* the counter wrapped around, reset each variable->visited */
734     for (Variable& var : variable_set)
735       var.visited_ = 0;
736   }
737   modified_constraint_set.clear();
738 }
739
740 /**
741  * Returns resource load (in flop per second, or byte per second, or similar)
742  *
743  * If the resource is shared (the default case), the load is sum of resource usage made by
744  * every variables located on this resource.
745  *
746  * If the resource is not shared (ie in FATPIPE mode), then the load is the max (not the sum)
747  * of all resource usages located on this resource.
748  */
749 double Constraint::get_usage() const
750 {
751   double result              = 0.0;
752   if (sharing_policy_ != SharingPolicy::FATPIPE) {
753     for (Element const& elem : enabled_element_set_)
754       if (elem.consumption_weight > 0)
755         result += elem.consumption_weight * elem.variable->value_;
756   } else {
757     for (Element const& elem : enabled_element_set_)
758       if (elem.consumption_weight > 0)
759         result = std::max(result, elem.consumption_weight * elem.variable->value_);
760   }
761   return result;
762 }
763
764 int Constraint::get_variable_amount() const
765 {
766   return static_cast<int>(std::count_if(std::begin(enabled_element_set_), std::end(enabled_element_set_),
767                                         [](const Element& elem) { return elem.consumption_weight > 0; }));
768 }
769
770 void Constraint::set_sharing_policy(SharingPolicy policy, const s4u::NonLinearResourceCb& cb)
771 {
772   xbt_assert(policy == SharingPolicy::NONLINEAR || not cb,
773              "Invalid sharing policy for constraint. Callback should be used with NONLINEAR sharing policy");
774   sharing_policy_    = policy;
775   dyn_constraint_cb_ = cb;
776 }
777
778 } // namespace lmm
779 } // namespace kernel
780 } // namespace simgrid