src/surf/ptask_L07.cpp

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