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[doc] basic tracing options (and a link to the full doc) added
[simgrid.git] / doc / options.doc
1 /*! \page options Simgrid options and configurations
2
3 \htmlinclude .options.doc.toc
4
5 A number of options can be given at runtime to change the default
6 SimGrid behavior. For a complete list of all configuration options
7 accepted by the SimGrid version used in your simulator, simply pass
8 the --help configuration flag to your program. If some of the options
9 are not documented on this page, this is a bug that you should please
10 report so that we can fix it.
11
12 \section options_using Passing configuration options to the simulators
13
14 There is several way to pass configuration options to the simulators.
15 The most common way is to use the \c --cfg command line argument. For
16 example, to set the item \c Item to the value \c Value, simply
17 type the following: \verbatim
18 my_simulator --cfg=Item:Value (other arguments)
19 \endverbatim
20
21 Several \c --cfg command line arguments can naturally be used. If you
22 need to include spaces in the argument, don't forget to quote the
23 argument. You can even escape the included quotes (write \' for ' if
24 you have your argument between ').
25
26 Another solution is to use the \c \<config\> tag in the platform file. The
27 only restriction is that this tag must occure before the first
28 platform element (be it \c \<AS\>, \c \<cluster\>, \c \<peer\> or whatever).
29 The \c \<config\> tag takes an \c id attribute, but it is currently
30 ignored so you don't really need to pass it. The important par is that
31 within that tag, you can pass one or several \c \<prop\> tags to specify
32 the configuration to use. For example, setting \c Item to \c Value
33 can be done by adding the following to the beginning of your platform
34 file: \verbatim
35 <config>
36   <prop id="Item" value="Value"/>
37 </config>
38 \endverbatim
39
40 A last solution is to pass your configuration directly using the C
41 interface. Unfortunately, this path is not really easy to use right
42 now, and you mess directly with surf internal variables as follows. Check the
43 \ref XBT_config "relevant page" for details on all the functions you
44 can use in this context, \c _surf_cfg_set being the only configuration set
45 currently used in SimGrid. \code
46 #include <xbt/config.h>
47
48 extern xbt_cfg_t _surf_cfg_set;
49
50 int main(int argc, char *argv[]) {
51      MSG_global_init(&argc, argv);
52      
53      xbt_cfg_set_parse(_surf_cfg_set,"Item:Value");
54      
55      // Rest of your code
56 }
57 \endcode
58
59 \section options_model Configuring the platform models
60
61 \subsection options_model_select Selecting the platform models
62
63 SimGrid comes with several network and CPU models built in, and you
64 can change the used model at runtime by changing the passed
65 configuration. The three main configuration items are given below.
66 For each of these items, passing the special \c help value gives
67 you a short description of all possible values. Also, \c --help-models
68 should provide information about all models for all existing resources. 
69    - \b network/model: specify the used network model
70    - \b cpu/model: specify the used CPU model
71    - \b workstation/model: specify the used workstation model
72
73 As of writting, the accepted network models are the following. Over
74 the time new models can be added, and some experimental models can be
75 removed; check the values on your simulators for an uptodate
76 information. Note that the CM02 model is described in the research report
77 <a href="ftp://ftp.ens-lyon.fr/pub/LIP/Rapports/RR/RR2002/RR2002-40.ps.gz">A
78 Network Model for Simulation of Grid Application</a> while LV08 is
79 described in 
80 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>.
81
82   - \b LV08 (default one): Realistic network analytic model
83     (slow-start modeled by multiplying latency by 10.4, bandwidth by
84     .92; bottleneck sharing uses a payload of S=8775 for evaluating RTT)
85   - \b Constant: Simplistic network model where all communication
86     take a constant time (one second). This model provides the lowest
87     realism, but is (marginally) faster.
88   - \b SMPI: Realistic network model specifically tailored for HPC
89     settings (accurate modeling of slow start with correction factors on
90     three intervals: < 1KiB, < 64 KiB, >= 64 KiB). See also \ref
91     options_model_network_coefs "this section" for more info.
92   - \b CM02: Legacy network analytic model (Very similar to LV08, but
93     without corrective factors. The timings of small messages are thus
94     poorly modeled)
95   - \b Reno: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
96     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
97   - \b Reno2: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
98     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
99   - \b Vegas: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
100     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
101
102 If you compiled SimGrid accordingly, you can use packet-level network
103 simulators as network models (see \ref pls). In that case, you have
104 two extra models, described below, and some \ref options_pls "specific
105 additional configuration flags".
106   - \b GTNets: Network pseudo-model using the GTNets simulator instead
107     of an analytic model 
108   - \b NS3: Network pseudo-model using the NS3 tcp model instead of an
109     analytic model      
110
111 Concerning the CPU, we have only one model for now:
112   - \b Cas01: Simplistic CPU model (time=size/power)
113   
114 The workstation concept is the aggregation of a CPU with a network
115 card. Three models exists, but actually, only 2 of them are
116 interesting. The "compound" one is simply due to the way our internal
117 code is organized, and can easily be ignored. So at the end, you have
118 two workstation models: The default one allows to aggregate an
119 existing CPU model with an existing network model, but does not allow
120 parallel tasks because these beasts need some collaboration between
121 the network and CPU model. That is why, ptask_07 is used by default
122 when using SimDag.
123   - \b default: Default workstation model. Currently, CPU:Cas01 and 
124     network:LV08 (with cross traffic enabled)
125   - \b compound: Workstation model that is automatically chosen if
126     you change the network and CPU models
127   - \b ptask_L07: Workstation model somehow similar to Cas01+CM02 but
128     allowing parallel tasks
129   
130 \subsection options_model_optim Optimization level of the platform models
131
132 The network and CPU models that are based on lmm_solve (that
133 is, all our analytical models) accept specific optimization
134 configurations.
135   - items \b network/optim and \b CPU/optim (both default to 'Lazy'):
136     - \b Lazy: Lazy action management (partial invalidation in lmm +
137       heap in action remaining).
138     - \b TI: Trace integration. Highly optimized mode when using
139       availability traces (only available for the Cas01 CPU model for
140       now). 
141     - \b Full: Full update of remaining and variables. Slow but may be
142       useful when debugging.
143   - items \b network/maxmin_selective_update and
144     \b cpu/maxmin_selective_update: configure whether the underlying
145     should be lazily updated or not. It should have no impact on the
146     computed timings, but should speed up the computation. 
147     
148 It is still possible to disable the \c maxmin_selective_update feature
149 because it can reveal counter-productive in very specific scenarios
150 where the interaction level is high. In particular, if all your
151 communication share a given backbone link, you should disable it:
152 without \c maxmin_selective_update, every communications are updated
153 at each step through a simple loop over them. With that feature
154 enabled, every communications will still get updated in this case
155 (because of the dependency induced by the backbone), but through a
156 complicated pattern aiming at following the actual dependencies.
157
158 \subsection options_model_precision Numerical precision of the platform models
159
160 The analytical models handle a lot of floating point values. It is
161 possible to change the epsilon used to update and compare them through
162 the \b maxmin/precision item (default value: 1e-9). Changing it
163 may speedup the simulation by discarding very small actions, at the
164 price of a reduced numerical precision.
165
166 \subsection options_model_network Configuring the Network model
167
168 \subsubsection options_model_network_gamma Maximal TCP window size
169
170 The analytical models need to know the maximal TCP window size to take
171 the TCP congestion mechanism into account. This is set to 20000 by
172 default, but can be changed using the \b network/TCP_gamma item.
173
174 On linux, this value can be retrieved using the following
175 commands. Both give a set of values, and you should use the last one,
176 which is the maximal size.\verbatim
177 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem # gives the sender window
178 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem # gives the receiver window
179 \endverbatim
180
181 \subsubsection options_model_network_coefs Corrective simulation factors 
182
183 These factors allow to betterly take the slow start into account.
184 The corresponding values were computed through data fitting one the
185 timings of packet-level simulators. You should not change these values
186 unless you are really certain of what you are doing. See 
187 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>
188 for more informations about these coeficients.
189
190 If you are using the SMPI model, these correction coeficients are
191 themselves corrected by constant values depending on the size of the
192 exchange. Again, only hardcore experts should bother about this fact.
193
194 \subsubsection options_model_network_crosstraffic Simulating cross-traffic
195
196 As of SimGrid v3.7, cross-traffic effects can be taken into account in
197 analytical simulations. It means that ongoing and incoming
198 communication flows are treated independently. In addition, the LV08
199 model adds 0.05 of usage on the opposite direction for each new
200 created flow. This can be useful to simulate some important TCP
201 phenomena such as ack compression.
202
203 For that to work, your platform must have two links for each
204 pair of interconnected hosts. An example of usable platform is
205 available in <tt>examples/msg/gtnets/crosstraffic-p.xml</tt>.
206
207 This is activated through the \b network/crosstraffic item, that
208 can be set to 0 (disable this feature) or 1 (enable it).
209
210 \subsubsection options_model_network_coord Coordinated-based network models
211
212 When you want to use network coordinates, as it happens when you use
213 an \<AS\> in your platform file with \c Vivaldi as a routing, you must
214 set the \b network/coordinates to \c yes so that all mandatory
215 initialization are done in the simulator.
216
217 \subsubsection options_model_network_sendergap Simulating sender gap
218
219 (this configuration item is experimental and may change or disapear)
220
221 It is possible to specify a timing gap between consecutive emission on
222 the same network card through the \b network/sender_gap item. This
223 is still under investigation as of writting, and the default value is
224 to wait 0 seconds between emissions (no gap applied).
225
226 \subsubsection options_pls Configuring packet-level pseudo-models
227
228 When using the packet-level pseudo-models, several specific
229 configuration flags are provided to configure the associated tools.
230 There is by far not enough such SimGrid flags to cover every aspects
231 of the associated tools, since we only added the items that we
232 needed ourselves. Feel free to request more items (or even better:
233 provide patches adding more items).
234
235 When using NS3, the only existing item is \b ns3/TcpModel,
236 corresponding to the ns3::TcpL4Protocol::SocketType configuration item
237 in NS3. The only valid values (enforced on the SimGrid side) are
238 'NewReno' or 'Reno' or 'Tahoe'.
239
240 When using GTNeTS, two items exist: 
241  - \b gtnets/jitter, that is a double value to oscillate
242    the link latency, uniformly in random interval
243    [-latency*gtnets_jitter,latency*gtnets_jitter). It defaults to 0.
244  - \b gtnets/jitter_seed, the positive seed used to reproduce jitted
245    results. Its value must be in [1,1e8] and defaults to 10.
246
247 \section options_modelchecking Configuring the Model-Checking
248
249 To enable the experimental SimGrid model-checking support the program should
250 be executed with the command line argument 
251 \verbatim
252 --cfg=model-check:1 
253 \endverbatim
254 Properties are expressed as assertions using the function
255 \verbatim
256 void MC_assert(int prop);
257 \endverbatim
258
259 \section options_virt Configuring the User Process Virtualization
260
261 \subsection options_virt_factory Selecting the virtualization factory
262
263 In SimGrid, the user code is virtualized in a specific mecanism
264 allowing the simulation kernel to control its execution: when a user
265 process requires a blocking action (such as sending a message), it is
266 interrupted, and only gets released when the simulated clock reaches
267 the point where the blocking operation is done.
268
269 In SimGrid, the containers in which user processes are virtualized are
270 called contexts. Several context factory are provided, and you can
271 select the one you want to use with the \b contexts/factory
272 configuration item. Some of the following may not exist on your
273 machine because of portability issues. In any case, the default one
274 should be the most effcient one (please report bugs if the
275 auto-detection fails for you). They are sorted here from the slowest
276 to the most effient:
277  - \b thread: very slow factory using full featured threads (either
278    ptheads or windows native threads) 
279  - \b ucontext: fast factory using System V contexts (or a portability
280    layer of our own on top of Windows fibers)
281  - \b raw: amazingly fast factory using a context switching mecanism
282    of our own, directly implemented in assembly (only available for x86 
283    and amd64 platforms for now)
284
285 The only reason to change this setting is when the debuging tools get
286 fooled by the optimized context factories. Threads are the most
287 debugging-friendly contextes.
288
289 \subsection options_virt_stacksize Adapting the used stack size
290
291 (this only works if you use ucontexts or raw context factories)
292
293 Each virtualized used process is executed using a specific system
294 stack. The size of this stack has a huge impact on the simulation
295 scalability, but its default value is rather large. This is because
296 the error messages that you get when the stack size is too small are
297 rather disturbing: this leads to stack overflow (overwriting other
298 stacks), leading to segfaults with corrupted stack traces.
299
300 If you want to push the scalability limits of your code, you really
301 want to reduce the \b contexts/stack_size item. Its default value
302 is 128 (in Kib), while our Chord simulation works with stacks as small
303 as 16 Kib, for example.
304
305 \subsection options_virt_parallel Running user code in parallel
306
307 Parallel execution of the user code is only considered stable in
308 SimGrid v3.7 and higher. It is described in 
309 <a href="http://hal.inria.fr/inria-00602216/">INRIA RR-7653</a>.
310
311 If you are using the \c ucontext or \c raw context factories, you can
312 request to execute the user code in parallel. Several threads are
313 launched, each of them handling as much user contexts at each run. To
314 actiave this, set the \b contexts/nthreads item to the amount of
315 core that you have in your computer.
316
317 Even if you asked several worker threads using the previous option,
318 you can request to start the parallel execution (and pay the
319 associated synchronization costs) only if the potential parallelism is
320 large enough. For that, set the \b contexts/parallel_threshold
321 item to the minimal amount of user contexts needed to start the
322 parallel execution. In any given simulation round, if that amount is
323 not reached, the contexts will be run sequentially directly by the
324 main thread (thus saving the synchronization costs). Note that this
325 option is mainly useful when the grain of the user code is very fine,
326 because our synchronization is now very efficient.
327
328 When parallel execution is activated, you can choose the
329 synchronization schema used with the \b contexts/synchro item,
330 which value is either:
331  - \b futex: ultra optimized synchronisation schema, based on futexes
332    (fast user-mode mutexes), and thus only available on Linux systems.
333    This is the default mode when available.
334  - \b posix: slow but portable synchronisation using only POSIX
335    primitives.
336  - \b busy_wait: not really a synchronisation: the worker threads
337    constantly request new contexts to execute. It should be the most
338    efficient synchronisation schema, but it loads all the cores of your 
339    machine for no good reason. You probably prefer the other less
340    eager schemas.
341
342 \section options_tracing Configuring the tracing subsystem
343
344 The \ref tracing "tracing subsystem" can be configured in several
345 different ways depending on the nature of the simulator (MSG, SimDag,
346 SMPI) and the kind of traces that need to be obtained. See the \ref
347 tracing_tracing_options "Tracing Configuration Options subsection" to
348 get a detailed description of each configuration option.
349
350 We detail here a simple way to get the traces working for you, even if
351 you never used the tracing API.
352
353
354 - Any SimGrid-based simulator (MSG, SimDag, SMPI, ...) and raw traces:
355 \verbatim
356 --cfg=tracing:1 --cfg=tracing/uncategorized:1 --cfg=triva/uncategorized:uncat.plist
357 \endverbatim
358     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
359     tells it to trace host and link utilization (without any
360     categorization) and the third creates a graph configuration file
361     to configure Triva when analysing the resulting trace file.
362
363 - MSG or SimDag-based simulator and categorized traces (you need to declare categories and classify your tasks according to them)
364 \verbatim
365 --cfg=tracing:1 --cfg=tracing/categorized:1 --cfg=triva/categorized:cat.plist
366 \endverbatim
367     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
368     tells it to trace host and link categorized utilization and the
369     third creates a graph configuration file to configure Triva when
370     analysing the resulting trace file.
371
372 - SMPI simulator and traces for a space/time view:
373 \verbatim
374 smpirun -trace ...
375 \endverbatim
376     The <i>-trace</i> parameter for the smpirun script runs the
377 simulation with --cfg=tracing:1 and --cfg=tracing/smpi:1. Check the
378 smpirun's <i>-help</i> parameter for additional tracing options.
379
380 \section options_smpi Configuring SMPI
381
382 The SMPI interface provides several specific configuration items.
383 These are uneasy to see since the code is usually launched through the
384 \c smiprun script directly.
385
386 \subsection options_smpi_bench Automatic benchmarking of SMPI code
387
388 In SMPI, the sequential code is automatically benchmarked, and these
389 computations are automatically reported to the simulator. That is to
390 say that if you have a large computation between a \c MPI_Recv() and a
391 \c MPI_Send(), SMPI will automatically benchmark the duration of this
392 code, and create an execution task within the simulator to take this
393 into account. For that, the actual duration is measured on the host
394 machine and then scaled to the power of the corresponding simulated
395 machine. The variable \b smpi/running_power allows to specify the
396 computational power of the host machine (in flop/s) to use when
397 scaling the execution times. It defaults to 20000, but you really want
398 to update it to get accurate simulation results.
399
400 When the code is constituted of numerous consecutive MPI calls, the
401 previous mechanism feeds the simulation kernel with numerous tiny
402 computations. The \b smpi/cpu_threshold item becomes handy when this
403 impacts badly the simulation performance. It specify a threshold (in
404 second) under which the execution chunks are not reported to the
405 simulation kernel (default value: 1e-6). Please note that in some
406 circonstances, this optimization can hinder the simulation accuracy. 
407
408 \subsection options_smpi_timing Reporting simulation time
409
410 Most of the time, you run MPI code through SMPI to compute the time it
411 would take to run it on a platform that you don't have. But since the
412 code is run through the \c smpirun script, you don't have any control
413 on the launcher code, making difficult to report the simulated time
414 when the simulation ends. If you set the \b smpi/display_timing item
415 to 1, \c smpirun will display this information when the simulation ends. \verbatim
416 Simulation time: 1e3 seconds.
417 \endverbatim
418
419 \section options_generic Configuring other aspects of SimGrid
420
421 \subsection options_generic_path XML file inclusion path
422
423 It is possible to specify a list of directories to search into for the
424 \<include\> tag in XML files by using the \b path configuration
425 item. To add several directory to the path, set the configuration
426 item several times, as in \verbatim
427 --cfg=path:toto --cfg=path:tutu
428 \endverbatim
429
430 \subsection options_generic_exit Behavior on Ctrl-C
431
432 By default, when Ctrl-C is pressed, the status of all existing
433 simulated processes is displayed. This is very useful to debug your
434 code, but it can reveal troublesome in some cases (such as when the 
435 amount of processes becomes really big). This behavior is disabled
436 when \b verbose-exit is set to 0 (it is to 1 by default).
437
438 \section options_index Index of all existing configuration items
439
440 - \c contexts/factory: \ref options_virt_factory
441 - \c contexts/nthreads: \ref options_virt_parallel
442 - \c contexts/parallel_threshold: \ref options_virt_parallel
443 - \c contexts/stack_size: \ref options_virt_stacksize
444 - \c contexts/synchro: \ref options_virt_parallel
445
446 - \c cpu/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
447 - \c cpu/model: \ref options_model_select
448 - \c cpu/optim: \ref options_model_optim
449
450 - \c gtnets/jitter: \ref options_pls
451 - \c gtnets/jitter_seed: \ref options_pls
452
453 - \c maxmin/precision: \ref options_model_precision
454
455 - \c network/bandwidth_factor: \ref options_model_network_coefs
456 - \c network/coordinates: \ref options_model_network_coord
457 - \c network/crosstraffic: \ref options_model_network_crosstraffic 
458 - \c network/latency_factor: \ref options_model_network_coefs
459 - \c network/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
460 - \c network/model: \ref options_model_select
461 - \c network/optim: \ref options_model_optim
462 - \c network/sender_gap: \ref options_model_network_sendergap
463 - \c network/TCP_gamma: \ref options_model_network_gamma
464 - \c network/weight_S: \ref options_model_network_coefs
465
466 - \c ns3/TcpModel: \ref options_pls
467
468 - \c smpi/running_power: \ref options_smpi_bench
469 - \c smpi/display_timing: \ref options_smpi_timing
470 - \c smpi/cpu_threshold: \ref options_smpi_bench
471
472 - \c path: \ref options_generic_path
473 - \c verbose-exit: \ref options_generic_exit
474
475 - \c workstation/model: \ref options_model_select
476
477 */