Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
VM migration: don't send with timeout because the receiver receive without timeout
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2015. The SimGrid Team.
2  * All rights reserved.                                                     */
3
4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
6
7 /* TODO:
8  * 1. add the support of trace
9  * 2. use parallel tasks to simulate CPU overhead and remove the experimental code generating micro computation tasks
10  */
11
12 #include <xbt/ex.hpp>
13
14 #include "src/instr/instr_private.h"
15 #include "src/msg/msg_private.h"
16 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
17 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
18
19 #include "simgrid/host.h"
20 #include "simgrid/simix.hpp"
21
22 SG_BEGIN_DECL()
23
24 struct dirty_page {
25   double prev_clock;
26   double prev_remaining;
27   msg_task_t task;
28 };
29 typedef struct dirty_page s_dirty_page;
30 typedef struct dirty_page* dirty_page_t;
31
32 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
33
34 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
35
36 /** \ingroup m_vm_management
37  * \brief Set the parameters of a given host
38  *
39  * \param vm a vm
40  * \param params a parameter object
41  */
42 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
43 {
44   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
45 }
46
47 /** \ingroup m_vm_management
48  * \brief Get the parameters of a given host
49  *
50  * \param vm the vm you are interested into
51  * \param params a prameter object
52  */
53 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
54 {
55   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
56 }
57
58 /* **** Check state of a VM **** */
59 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
60 {
61   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == state;
62 }
63
64 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
65  *  @ingroup msg_VMs
66  */
67 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
68 {
69   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
70 }
71
72 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
73  *  @ingroup msg_VMs
74  */
75 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
76 {
77   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
78 }
79
80 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
81  *  @ingroup msg_VMs
82  */
83 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
84 {
85   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
86 }
87
88 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
89  *  @ingroup msg_VMs
90  */
91 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
92 {
93   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
94 }
95
96 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
97 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
98  *  @ingroup msg_VMs*
99  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
100  *  @param name      Must be unique
101  *  @param ramsize   [TODO]
102  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
103  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
104  */
105 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
106 {
107   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
108
109   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
110   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
111   double update_speed = (static_cast<double>(dp_intensity)/100) * mig_netspeed;
112
113   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
114   s_vm_params_t params;
115   memset(&params, 0, sizeof(params));
116   params.ramsize = static_cast<sg_size_t>(ramsize) * 1024 * 1024;
117   params.devsize = 0;
118   params.skip_stage2 = 0;
119   params.max_downtime = 0.03;
120   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
121   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
122   params.mig_speed = static_cast<double>(mig_netspeed) * 1024 * 1024; // mig_speed
123
124   XBT_DEBUG("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f", params.dp_rate,
125             params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
126   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
127
128   return vm;
129 }
130
131 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
132  *  @ingroup msg_VMs*
133  *
134  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
135  */
136 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
137 {
138   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
139              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
140
141   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm);
142 }
143
144 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
145  *  @ingroup msg_VMs
146  */
147 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
148 {
149   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
150     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->cname());
151
152   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
153   if (MSG_vm_is_running(vm))
154     MSG_vm_shutdown(vm);
155
156   xbt_assert(MSG_vm_is_created(vm), "shutdown the given VM before destroying it");
157
158   /* Then, destroy the VM object */
159   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
160     vm->destroy();
161   });
162
163   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
164     container_t container = PJ_container_get(vm->cname());
165     PJ_container_remove_from_parent(container);
166     PJ_container_free(container);
167   }
168 }
169
170 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
171  *  @ingroup msg_VMs
172  *
173  *  If the VM cannot be started (because of memory overprovisionning), an exception is generated.
174  */
175 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
176 {
177   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
178     simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
179
180     simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVM = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
181     simgrid::s4u::Host* pm                = typedVM->pimpl_vm_->getPm();
182     if (pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>() == nullptr)
183       pm->extension_set(new simgrid::vm::VmHostExt());
184
185     long pm_ramsize   = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->ramsize;
186     int pm_overcommit = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->overcommit;
187     long vm_ramsize   = typedVM->getRamsize();
188
189     if (pm_ramsize && !pm_overcommit) { /* Only verify that we don't overcommit on need */
190       /* Retrieve the memory occupied by the VMs on that host. Yep, we have to traverse all VMs of all hosts for that */
191       long total_ramsize_of_vms = 0;
192       for (simgrid::s4u::VirtualMachine* ws_vm : simgrid::vm::VirtualMachineImpl::allVms_)
193         if (pm == ws_vm->pimpl_vm_->getPm())
194           total_ramsize_of_vms += ws_vm->pimpl_vm_->getRamsize();
195
196       if (vm_ramsize > pm_ramsize - total_ramsize_of_vms) {
197         XBT_WARN("cannnot start %s@%s due to memory shortage: vm_ramsize %ld, free %ld, pm_ramsize %ld (bytes).",
198                  vm->cname(), pm->cname(), vm_ramsize, pm_ramsize - total_ramsize_of_vms, pm_ramsize);
199         THROWF(vm_error, 0, "Memory shortage on host '%s', VM '%s' cannot be started", pm->cname(), vm->cname());
200       }
201     }
202
203     typedVM->pimpl_vm_->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING);
204   });
205
206   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
207     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
208     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
209     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
210     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
211   }
212 }
213
214 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM.
215  *  @ingroup msg_VMs
216  *
217  * Any memory that they allocated will be leaked, unless you used #MSG_process_on_exit().
218  *
219  * No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep().
220  */
221 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
222 {
223   smx_actor_t issuer=SIMIX_process_self();
224   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
225     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->shutdown(issuer);
226   });
227
228   // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
229   // (eg with the VM destroy)
230   MSG_process_sleep(0.);
231 }
232
233 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
234 {
235   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
236 }
237
238 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
239 {
240   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
241 }
242
243 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
244 {
245   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
246 }
247
248 struct migration_session {
249   msg_vm_t vm;
250   msg_host_t src_pm;
251   msg_host_t dst_pm;
252
253   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
254    * know the completion of the migration. */
255   char *mbox_ctl;
256   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
257   char *mbox;
258 };
259
260 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
261 {
262   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
263
264   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
265   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
266
267   bool received_finalize = false;
268
269   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
270   while (!received_finalize) {
271     msg_task_t task = nullptr;
272     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
273
274     if (ret != MSG_OK) {
275       // An error occurred, clean the code and return
276       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
277       xbt_free(finalize_task_name);
278       return 0;
279     }
280
281     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
282       received_finalize = 1;
283
284     MSG_task_destroy(task);
285   }
286   xbt_free(finalize_task_name);
287
288   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
289   // Hence complete the migration
290
291   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
292   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
293   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
294   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
295   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
296
297   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
298   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, dst_pm]() {
299     /* Update the vm location */
300     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
301     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
302
303     /* Update the vm location and resume it */
304     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
305     vm->pimpl_vm_->resume();
306   });
307
308
309   // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
310   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
311   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->cname(), ms->src_pm->cname(), ms->dst_pm->cname());
312
313   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
314     static long long int counter = 0;
315     char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
316     snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter);
317     counter++;
318
319     // start link
320     container_t msg = PJ_container_get(vm->cname());
321     type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
322     new_pajeStartLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
323
324     // destroy existing container of this vm
325     container_t existing_container = PJ_container_get(vm->cname());
326     PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
327     PJ_container_free(existing_container);
328
329     // create new container on the new_host location
330     PJ_container_new(vm->cname(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(ms->dst_pm->cname()));
331
332     // end link
333     msg  = PJ_container_get(vm->cname());
334     type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
335     new_pajeEndLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
336   }
337
338   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
339   char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
340   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
341   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
342   // xbt_assert(ret == MSG_OK);
343   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
344     // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
345     // has been correctly migrated on the DST node
346     // TODO What does it mean ? What should we do ?
347     MSG_task_destroy(task);
348   } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
349     // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
350     MSG_task_destroy(task);
351   }
352   xbt_free(task_name);
353
354   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
355   return 0;
356 }
357
358 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
359 {
360   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
361
362   pimpl->dp_enabled = 1;
363   if (!pimpl->dp_objs)
364     return;
365
366   char *key = nullptr;
367   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
368   dirty_page_t dp = nullptr;
369   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
370     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
371     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
372     dp->prev_remaining = remaining;
373
374     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
375   }
376 }
377
378 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
379 {
380   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
381 }
382
383 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
384 {
385   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
386   double duration = clock - dp->prev_clock;
387
388   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key, vm->cname(), computed,
389             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
390
391   return computed;
392 }
393
394 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
395 {
396   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
397   double total = 0;
398
399   char *key = nullptr;
400   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
401   dirty_page_t dp = nullptr;
402   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
403     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
404
405     double clock = MSG_get_clock();
406
407     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
408     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
409
410     dp->prev_remaining = remaining;
411     dp->prev_clock = clock;
412   }
413
414   total += pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks;
415
416   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
417             stage2_round_for_fancy_debug, total, pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks);
418
419   pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
420
421   return total;
422 }
423
424 // TODO Is this code redundant with the information provided by
425 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
426 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
427 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
428 {
429   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
430   if (vm == nullptr)
431     return;
432   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
433
434   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
435   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
436
437   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
438   dp->task = task;
439   if (pimpl->dp_enabled) {
440     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
441     dp->prev_remaining = remaining;
442   }
443   if (!pimpl->dp_objs)
444     pimpl->dp_objs = xbt_dict_new_homogeneous(nullptr);
445   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) == nullptr);
446   xbt_dict_set(pimpl->dp_objs, key, dp, nullptr);
447   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, host->cname(), remaining, pimpl->dp_enabled);
448
449   xbt_free(key);
450 }
451
452 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
453 {
454   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
455   if (vm == nullptr)
456     return;
457   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
458
459   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
460   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(pimpl->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) : NULL);
461   xbt_assert(dp->task == task);
462
463   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
464    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
465   if (pimpl->dp_enabled) {
466     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
467     double clock = MSG_get_clock();
468     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
469     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
470
471     pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
472   }
473   if (pimpl->dp_objs)
474     xbt_dict_remove(pimpl->dp_objs, key);
475   xbt_free(dp);
476
477   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, host->cname());
478   xbt_free(key);
479 }
480
481 static sg_size_t send_migration_data(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, sg_size_t size, char* mbox,
482                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
483 {
484   sg_size_t sent = 0;
485   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
486   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, static_cast<double>(size), nullptr);
487
488   /* TODO: clean up */
489
490   double clock_sta = MSG_get_clock();
491
492   msg_error_t ret;
493   if (mig_speed > 0)
494     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
495   else
496     ret = MSG_task_send(task, mbox);
497
498   xbt_free(task_name);
499
500   if (ret == MSG_OK) {
501     sent = size;
502   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
503     sg_size_t remaining = static_cast<sg_size_t>(MSG_task_get_remaining_communication(task));
504     sent = size - remaining;
505     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
506   }
507
508   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
509   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
510     XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
511     MSG_task_destroy(task);
512     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
513   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
514     XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
515     MSG_task_destroy(task);
516     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
517   }
518
519   double clock_end = MSG_get_clock();
520   double duration = clock_end - clock_sta;
521   double actual_speed = size / duration;
522
523   if (stage == 2)
524     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
525               actual_speed, mig_speed);
526   else
527     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
528               mig_speed);
529
530   return sent;
531 }
532
533 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
534 {
535   double updated_size = computed * dp_rate;
536   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
537   if (updated_size > dp_cap) {
538     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
539     //          dp_cap);
540     updated_size = dp_cap;
541   }
542
543   return static_cast<sg_size_t>(updated_size);
544 }
545
546 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
547 {
548   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
549
550   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
551   migration_session *ms = static_cast<migration_session *>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
552
553   s_vm_params_t params;
554   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
555   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
556   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
557   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
558   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
559   const double dp_rate      = params.dp_rate;
560   const double dp_cap       = params.dp_cap;
561   const double mig_speed    = params.mig_speed;
562   double max_downtime       = params.max_downtime;
563
564   double mig_timeout = 10000000.0;
565
566   double remaining_size = static_cast<double>(ramsize + devsize);
567   double threshold = 0.0;
568
569   /* check parameters */
570   if (ramsize == 0)
571     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
572
573   if (max_downtime <= 0) {
574     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
575     max_downtime = 0.03;
576   }
577
578   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
579   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
580   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
581
582   double computed_during_stage1 = 0;
583   if (!skip_stage1) {
584     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
585
586     try {
587       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
588        * transfer exceeds the timeout value. */
589       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
590       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
591       remaining_size -= sent;
592       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
593
594       if (sent < ramsize) {
595         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
596         skip_stage2 = 1;
597       } else if (sent > ramsize)
598         XBT_CRITICAL("bug");
599
600     }
601     catch (xbt_ex& e) {
602       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
603       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
604       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
605       return 0;
606     }
607
608     double clock_post_send = MSG_get_clock();
609     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
610     if (mig_timeout < 0) {
611       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
612       skip_stage2 = 1;
613     }
614
615     /* estimate bandwidth */
616     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
617     threshold        = bandwidth * max_downtime;
618     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
619   }
620
621
622   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
623   if (!skip_stage2) {
624
625     int stage2_round = 0;
626     for (;;) {
627
628       sg_size_t updated_size = 0;
629       if (stage2_round == 0) {
630         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
631         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
632       } else {
633         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
634         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
635       }
636
637       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
638                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
639
640       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
641       remaining_size += updated_size;
642       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
643                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
644       if (remaining_size < threshold)
645         break;
646
647       sg_size_t sent         = 0;
648       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
649       try {
650         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
651         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
652                                    mig_timeout);
653       } catch (xbt_ex& e) {
654         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
655         // code)
656         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
657         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
658         return 0;
659       }
660       double clock_post_send = MSG_get_clock();
661
662       if (sent == updated_size) {
663         /* timeout did not happen */
664         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
665         threshold        = bandwidth * max_downtime;
666         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
667         remaining_size -= sent;
668         stage2_round += 1;
669         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
670         xbt_assert(mig_timeout > 0);
671
672       } else if (sent < updated_size) {
673         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
674          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
675         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
676                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
677         remaining_size -= sent;
678
679         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
680         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
681         remaining_size += updated_size;
682         break;
683       } else
684         XBT_CRITICAL("bug");
685     }
686   }
687
688   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
689   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
690   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_;
691   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
692   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
693   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
694   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
695
696   try {
697     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
698     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, static_cast<sg_size_t>(remaining_size), ms->mbox, 3, 0,
699                         mig_speed, -1);
700   }
701   catch(xbt_ex& e) {
702     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
703     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
704     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_->resume();
705     return 0;
706   }
707
708   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
709   // effectively the VM on the DST node.
710   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
711
712   return 0;
713 }
714
715 /** @brief Migrate the VM to the given host.
716  *  @ingroup msg_VMs
717  */
718 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
719 {
720   /* some thoughts:
721    * - One approach is ...
722    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
723    *   receive the state of the source
724    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
725    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
726    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
727    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
728    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
729    *
730    * - Another one is ...
731    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
732    *
733    * The second one would be easier.
734    */
735
736   simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVm  = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
737   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = typedVm->pimpl_vm_;
738   msg_host_t src_pm                      = pimpl->getPm();
739
740   if (src_pm->isOff())
741     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->cname(), src_pm->cname());
742   if (dst_pm->isOff())
743     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->cname(), dst_pm->cname());
744   if (!MSG_vm_is_running(vm))
745     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->cname());
746   if (typedVm->isMigrating())
747     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->cname());
748
749   pimpl->isMigrating = true;
750
751   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
752   ms->vm = vm;
753   ms->src_pm = src_pm;
754   ms->dst_pm = dst_pm;
755
756   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
757    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
758   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
759   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
760
761   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
762   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
763
764   char** argv = xbt_new(char*, 2);
765   argv[0]     = pr_rx_name;
766   argv[1]     = nullptr;
767   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
768
769   argv        = xbt_new(char*, 2);
770   argv[0]     = pr_tx_name;
771   argv[1]     = nullptr;
772   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
773
774   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
775   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
776   msg_task_t task = nullptr;
777   msg_error_t ret = MSG_task_receive(&task, ms->mbox_ctl);
778
779   pimpl->isMigrating = false;
780
781   xbt_free(ms->mbox_ctl);
782   xbt_free(ms->mbox);
783   xbt_free(ms);
784
785   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
786     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
787     // other side. Hence, just throw the execption
788     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
789     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
790     // required or not
791     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->cname(), vm->cname());
792   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
793     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
794     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
795     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->cname(),
796            vm->cname());
797   }
798
799   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
800   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
801   xbt_free(expected_task_name);
802   MSG_task_destroy(task);
803 }
804
805 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
806  *  @ingroup msg_VMs
807  *
808  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
809  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
810  *
811  * No suspension cost occurs.
812  */
813 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
814 {
815   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
816   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
817     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->suspend(issuer);
818   });
819
820   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
821
822   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
823     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
824     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
825     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
826     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
827   }
828 }
829
830 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
831  *  @ingroup msg_VMs
832  *
833  * No resume cost occurs.
834  */
835 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
836 {
837   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->resume();
838
839   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
840     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
841     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
842     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
843   }
844 }
845
846 /** @brief Get the physical host of a given VM.
847  *  @ingroup msg_VMs
848  */
849 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
850 {
851   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pm();
852 }
853
854 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
855  *  @ingroup msg_VMs
856  *
857  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
858  *
859  * For example,
860  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
861  *  On VM0, there is Task2.
862  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
863  * Then,
864  *  Task1\@PM0 gets 50%.
865  *  Task2\@VM0 gets 25%.
866  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
867  *
868  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a task on the VM does not affect the bound of
869  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
870  *
871  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
872  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
873  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
874  *
875  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
876  *
877  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
878  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
879  */
880 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
881 {
882   simgrid::simix::kernelImmediate(
883       [vm, bound]() { static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->setBound(bound); });
884 }
885
886 SG_END_DECL()