Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
7586e84fc4af06bd4b8e1ea85f1e13f4615a3fe7
[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/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
15 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
16 #include "src/simix/ActorImpl.hpp"
17 #include <simgrid/s4u/VirtualMachine.hpp>
18 #include <simgrid/s4u/host.hpp>
19
20 #include "msg_private.h"
21 #include "xbt/sysdep.h"
22 #include "xbt/log.h"
23 #include "simgrid/host.h"
24
25 #include "src/simix/smx_host_private.h" /* don't ask me why the VM functions are in there (FIXME:KILLME) */
26
27 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
28
29
30 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
31
32 /** \ingroup m_vm_management
33  * \brief Set the parameters of a given host
34  *
35  * \param vm a vm
36  * \param params a parameter object
37  */
38 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
39 {
40   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
41 }
42
43 /** \ingroup m_vm_management
44  * \brief Get the parameters of a given host
45  *
46  * \param host a host
47  * \param params a prameter object
48  */
49 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
50 {
51   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
52 }
53
54 /* **** Check state of a VM **** */
55 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
56 {
57   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->getState() == state;
58 }
59
60 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
61  *  @ingroup msg_VMs
62  */
63 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
64 {
65   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
66 }
67
68 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
69  *  @ingroup msg_VMs
70  */
71 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
72 {
73   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
74 }
75
76 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
77  *  @ingroup msg_VMs
78  */
79 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
80 {
81   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
82 }
83
84 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
85  *  @ingroup msg_VMs
86  */
87 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
88 {
89   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
90 }
91
92 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
93  *  @ingroup msg_VMs
94  */
95 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
96 {
97   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
98 }
99
100 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
101  *  @ingroup msg_VMs
102  */
103 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
104 {
105   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
106 }
107
108 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
109  *  @ingroup msg_VMs
110  */
111 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
112 {
113   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
114 }
115
116 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
117 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
118  *  @ingroup msg_VMs*
119  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
120  *  @param name      Must be unique
121  *  @param ramsize   [TODO]
122  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
123  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
124  */
125 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
126 {
127   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
128
129   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
130   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
131   double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
132
133   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
134   s_vm_params_t params;
135   memset(&params, 0, sizeof(params));
136   params.ramsize = (sg_size_t)ramsize * 1024 * 1024;
137   params.devsize = 0;
138   params.skip_stage2 = 0;
139   params.max_downtime = 0.03;
140   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
141   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
142   params.mig_speed = (double)mig_netspeed * 1024 * 1024; // mig_speed
143
144   //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate,
145   //         params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
146   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
147
148   return vm;
149 }
150
151 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
152  *  @ingroup msg_VMs*
153  *
154  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
155  */
156 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
157 {
158   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
159              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
160
161   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm);
162 }
163
164 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
165  *  @ingroup msg_VMs
166  */
167 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
168 {
169   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
170     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->cname());
171
172   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
173   if (MSG_vm_is_running(vm))
174     MSG_vm_shutdown(vm);
175
176   xbt_assert(MSG_vm_is_created(vm), "shutdown the given VM before destroying it");
177
178   /* Then, destroy the VM object */
179   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
180     vm->destroy();
181   });
182
183   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
184     container_t container = PJ_container_get(vm->cname());
185     PJ_container_remove_from_parent(container);
186     PJ_container_free(container);
187   }
188 }
189
190 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
191  *  @ingroup msg_VMs
192  *
193  *  If the VM cannot be started (because of memory overprovisionning), an exception is generated.
194  */
195 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
196 {
197   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
198     simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
199
200     simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVM = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
201     simgrid::s4u::Host* pm                = typedVM->pimpl_vm_->getPm();
202     if (pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>() == nullptr)
203       pm->extension_set(new simgrid::vm::VmHostExt());
204
205     long pm_ramsize   = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->ramsize;
206     int pm_overcommit = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->overcommit;
207     long vm_ramsize   = typedVM->getRamsize();
208
209     if (pm_ramsize && !pm_overcommit) { /* Only verify that we don't overcommit on need */
210       /* Retrieve the memory occupied by the VMs on that host. Yep, we have to traverse all VMs of all hosts for that */
211       long total_ramsize_of_vms = 0;
212       for (simgrid::s4u::VirtualMachine* ws_vm : simgrid::vm::VirtualMachineImpl::allVms_)
213         if (pm == ws_vm->pimpl_vm_->getPm())
214           total_ramsize_of_vms += ws_vm->pimpl_vm_->getRamsize();
215
216       if (vm_ramsize > pm_ramsize - total_ramsize_of_vms) {
217         XBT_WARN("cannnot start %s@%s due to memory shortage: vm_ramsize %ld, free %ld, pm_ramsize %ld (bytes).",
218                  vm->cname(), pm->cname(), vm_ramsize, pm_ramsize - total_ramsize_of_vms, pm_ramsize);
219         THROWF(vm_error, 0, "Memory shortage on host '%s', VM '%s' cannot be started", pm->cname(), vm->cname());
220       }
221     }
222
223     typedVM->pimpl_vm_->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING);
224   });
225
226   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
227     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
228     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
229     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
230     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
231   }
232 }
233
234 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM.
235  *  @ingroup msg_VMs
236  *
237  * Any memory that they allocated will be leaked, unless you used #MSG_process_on_exit().
238  *
239  * No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep().
240  */
241 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
242 {
243   smx_actor_t issuer=SIMIX_process_self();
244   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
245     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->shutdown(issuer);
246   });
247
248   // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
249   // (eg with the VM destroy)
250   MSG_process_sleep(0.);
251 }
252
253 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
254 {
255   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
256 }
257
258 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
259 {
260   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
261 }
262
263 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
264 {
265   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
266 }
267
268 struct migration_session {
269   msg_vm_t vm;
270   msg_host_t src_pm;
271   msg_host_t dst_pm;
272
273   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
274    * know the completion of the migration. */
275   char *mbox_ctl;
276   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
277   char *mbox;
278 };
279
280 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
281 {
282   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
283
284   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
285   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
286
287   bool received_finalize = false;
288
289   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
290   while (!received_finalize) {
291     msg_task_t task = nullptr;
292     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
293
294     if (ret != MSG_OK) {
295       // An error occurred, clean the code and return
296       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
297       xbt_free(finalize_task_name);
298       return 0;
299     }
300
301     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
302       received_finalize = 1;
303
304     MSG_task_destroy(task);
305   }
306   xbt_free(finalize_task_name);
307
308   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
309   // Hence complete the migration
310
311   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
312   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
313   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
314   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
315   msg_host_t src_pm                = ms->src_pm;
316   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
317
318   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
319   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, src_pm, dst_pm]() {
320     /* Update the vm location */
321     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
322     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
323
324     /* Update the vm location and resume it */
325     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
326     vm->pimpl_vm_->resume();
327   });
328
329   {
330     // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
331     vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
332     XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->cname(), ms->src_pm->cname(), ms->dst_pm->cname());
333
334     if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
335       static long long int counter = 0;
336       char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
337       snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter++);
338
339       // start link
340       container_t msg = PJ_container_get(vm->cname());
341       type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
342       new_pajeStartLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
343
344       // destroy existing container of this vm
345       container_t existing_container = PJ_container_get(vm->cname());
346       PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
347       PJ_container_free(existing_container);
348
349       // create new container on the new_host location
350       PJ_container_new(vm->cname(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(ms->dst_pm->cname()));
351
352       // end link
353       msg  = PJ_container_get(vm->cname());
354       type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
355       new_pajeEndLink(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
356     }
357   }
358   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
359   {
360     char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
361     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
362     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
363     // xbt_assert(ret == MSG_OK);
364     if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
365       // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
366       // has been correctly migrated on the DST node
367       // TODO What does it mean ? What should we do ?
368       MSG_task_destroy(task);
369     } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
370       // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
371       MSG_task_destroy(task);
372     }
373     xbt_free(task_name);
374   }
375
376   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
377   return 0;
378 }
379
380 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
381 {
382   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
383
384   pimpl->dp_enabled = 1;
385   if (!pimpl->dp_objs)
386     return;
387
388   char *key = nullptr;
389   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
390   dirty_page_t dp = nullptr;
391   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
392     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
393     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
394     dp->prev_remaining = remaining;
395
396     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
397   }
398 }
399
400 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
401 {
402   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
403 }
404
405 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
406 {
407   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
408   double duration = clock - dp->prev_clock;
409
410   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key, vm->cname(), computed,
411             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
412
413   return computed;
414 }
415
416 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
417 {
418   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
419   double total = 0;
420
421   char *key = nullptr;
422   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
423   dirty_page_t dp = nullptr;
424   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
425     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
426
427     double clock = MSG_get_clock();
428
429     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
430     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
431
432     dp->prev_remaining = remaining;
433     dp->prev_clock = clock;
434   }
435
436   total += pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks;
437
438   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
439             stage2_round_for_fancy_debug, total, pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks);
440
441   pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
442
443   return total;
444 }
445
446 // TODO Is this code redundant with the information provided by
447 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
448 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
449 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
450 {
451   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
452   if (vm == nullptr)
453     return;
454   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
455
456   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
457   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
458
459   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
460   dp->task = task;
461   if (pimpl->dp_enabled) {
462     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
463     dp->prev_remaining = remaining;
464   }
465   if (!pimpl->dp_objs)
466     pimpl->dp_objs = xbt_dict_new_homogeneous(nullptr);
467   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) == nullptr);
468   xbt_dict_set(pimpl->dp_objs, key, dp, nullptr);
469   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, host->cname(), remaining, pimpl->dp_enabled);
470
471   xbt_free(key);
472 }
473
474 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
475 {
476   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
477   if (vm == nullptr)
478     return;
479   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
480
481   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
482   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(pimpl->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) : NULL);
483   xbt_assert(dp->task == task);
484
485   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
486    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
487   if (pimpl->dp_enabled) {
488     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
489     double clock = MSG_get_clock();
490     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
491     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
492
493     pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
494   }
495   if (pimpl->dp_objs)
496     xbt_dict_remove(pimpl->dp_objs, key);
497   xbt_free(dp);
498
499   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, host->cname());
500   xbt_free(key);
501 }
502
503 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,
504                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
505 {
506   sg_size_t sent = 0;
507   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
508   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, (double)size, nullptr);
509
510   /* TODO: clean up */
511
512   double clock_sta = MSG_get_clock();
513
514   msg_error_t ret;
515   if (mig_speed > 0)
516     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
517   else
518     ret = MSG_task_send(task, mbox);
519
520   xbt_free(task_name);
521
522   if (ret == MSG_OK) {
523     sent = size;
524   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
525     sg_size_t remaining = (sg_size_t)MSG_task_get_remaining_communication(task);
526     sent = size - remaining;
527     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
528   }
529
530   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
531   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
532     //XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
533     MSG_task_destroy(task);
534     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
535   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
536     //XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
537     MSG_task_destroy(task);
538     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
539   }
540
541   double clock_end = MSG_get_clock();
542   double duration = clock_end - clock_sta;
543   double actual_speed = size / duration;
544
545   if (stage == 2)
546     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
547               actual_speed, mig_speed);
548   else
549     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
550               mig_speed);
551
552   return sent;
553 }
554
555 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
556 {
557   double updated_size = computed * dp_rate;
558   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
559   if (updated_size > dp_cap) {
560     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
561     //          dp_cap);
562     updated_size = dp_cap;
563   }
564
565   return (sg_size_t) updated_size;
566 }
567
568 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
569 {
570   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
571
572   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
573   migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
574
575   s_vm_params_t params;
576   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
577   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
578   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
579   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
580   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
581   const double dp_rate      = params.dp_rate;
582   const double dp_cap       = params.dp_cap;
583   const double mig_speed    = params.mig_speed;
584   double max_downtime       = params.max_downtime;
585
586   double mig_timeout = 10000000.0;
587
588   double remaining_size = (double) (ramsize + devsize);
589   double threshold = 0.0;
590
591   /* check parameters */
592   if (ramsize == 0)
593     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
594
595   if (max_downtime <= 0) {
596     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
597     max_downtime = 0.03;
598   }
599
600   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
601   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
602   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
603
604   double computed_during_stage1 = 0;
605   if (!skip_stage1) {
606     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
607
608     try {
609       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
610        * transfer exceeds the timeout value. */
611       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
612       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
613       remaining_size -= sent;
614       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
615
616       if (sent < ramsize) {
617         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
618         skip_stage2 = 1;
619       } else if (sent > ramsize)
620         XBT_CRITICAL("bug");
621
622     }
623     catch (xbt_ex& e) {
624       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
625       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
626       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
627       return 0;
628     }
629
630     double clock_post_send = MSG_get_clock();
631     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
632     if (mig_timeout < 0) {
633       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
634       skip_stage2 = 1;
635     }
636
637     /* estimate bandwidth */
638     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
639     threshold        = bandwidth * max_downtime;
640     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
641   }
642
643
644   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
645   if (!skip_stage2) {
646
647     int stage2_round = 0;
648     for (;;) {
649
650       sg_size_t updated_size = 0;
651       if (stage2_round == 0) {
652         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
653         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
654       } else {
655         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
656         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
657       }
658
659       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
660                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
661
662       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
663       remaining_size += updated_size;
664       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
665                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
666       if (remaining_size < threshold)
667         break;
668
669       sg_size_t sent         = 0;
670       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
671       try {
672         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
673         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
674                                    mig_timeout);
675       } catch (xbt_ex& e) {
676         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
677         // code)
678         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
679         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
680         return 0;
681       }
682       double clock_post_send = MSG_get_clock();
683
684       if (sent == updated_size) {
685         /* timeout did not happen */
686         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
687         threshold        = bandwidth * max_downtime;
688         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
689         remaining_size -= sent;
690         stage2_round += 1;
691         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
692         xbt_assert(mig_timeout > 0);
693
694       } else if (sent < updated_size) {
695         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
696          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
697         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
698                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
699         remaining_size -= sent;
700
701         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
702         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
703         remaining_size += updated_size;
704         break;
705       } else
706         XBT_CRITICAL("bug");
707     }
708   }
709
710   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
711   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
712   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_;
713   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
714   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
715   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
716   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
717
718   try {
719     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
720     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, (sg_size_t)remaining_size, ms->mbox, 3, 0, mig_speed, -1);
721   }
722   catch(xbt_ex& e) {
723     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
724     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
725     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_->resume();
726     return 0;
727   }
728
729   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
730   // effectively the VM on the DST node.
731   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
732
733   return 0;
734 }
735
736 /** @brief Migrate the VM to the given host.
737  *  @ingroup msg_VMs
738  */
739 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
740 {
741   /* some thoughts:
742    * - One approach is ...
743    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
744    *   receive the state of the source
745    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
746    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
747    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
748    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
749    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
750    *
751    * - Another one is ...
752    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
753    *
754    * The second one would be easier.
755    */
756
757   simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVm  = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
758   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = typedVm->pimpl_vm_;
759   msg_host_t src_pm                      = pimpl->getPm();
760
761   if (src_pm->isOff())
762     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->cname(), src_pm->cname());
763   if (dst_pm->isOff())
764     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->cname(), dst_pm->cname());
765   if (!MSG_vm_is_running(vm))
766     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->cname());
767   if (typedVm->isMigrating())
768     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->cname());
769
770   pimpl->isMigrating = true;
771
772   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
773   ms->vm = vm;
774   ms->src_pm = src_pm;
775   ms->dst_pm = dst_pm;
776
777   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
778    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
779   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
780   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
781
782   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
783   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
784
785   char** argv = xbt_new(char*, 2);
786   argv[0]     = pr_rx_name;
787   argv[1]     = nullptr;
788   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
789
790   argv        = xbt_new(char*, 2);
791   argv[0]     = pr_tx_name;
792   argv[1]     = nullptr;
793   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
794
795   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
796   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
797   msg_task_t task = nullptr;
798   msg_error_t ret = MSG_TIMEOUT;
799   while (ret == MSG_TIMEOUT && dst_pm->isOn()) // The rx will tell me when he gots the VM
800     ret = MSG_task_receive_with_timeout(&task, ms->mbox_ctl, 4);
801
802   pimpl->isMigrating = false;
803
804   xbt_free(ms->mbox_ctl);
805   xbt_free(ms->mbox);
806   xbt_free(ms);
807
808   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
809     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
810     // other side. Hence, just throw the execption
811     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
812     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
813     // required or not
814     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->cname(), vm->cname());
815   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
816     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
817     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
818     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->cname(),
819            vm->cname());
820   }
821
822   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
823   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
824   xbt_free(expected_task_name);
825   MSG_task_destroy(task);
826 }
827
828 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
829  *  @ingroup msg_VMs
830  *
831  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
832  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
833  *
834  * No suspension cost occurs.
835  */
836 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
837 {
838   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
839   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
840     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->suspend(issuer);
841   });
842
843   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
844
845   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
846     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
847     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
848     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
849     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
850   }
851 }
852
853 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
854  *  @ingroup msg_VMs
855  *
856  * No resume cost occurs.
857  */
858 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
859 {
860   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->resume();
861
862   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
863     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
864     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
865     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
866   }
867 }
868
869
870 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
871  *  @ingroup msg_VMs
872  *
873  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
874  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
875  *
876  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_write() before
877  * or after, depending on the exact semantic of VM save to you.
878  */
879 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
880 {
881   smx_actor_t issuer=SIMIX_process_self();
882   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
883     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->save(issuer);
884   });
885
886   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
887     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
888     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
889     val_t value              = PJ_value_get_or_new("save", "0 1 0", type); // save is green
890     new_pajePushState(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
891   }
892 }
893
894 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
895  *  @ingroup msg_VMs
896  *
897  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_read() before or
898  * after, depending on the exact semantic of VM restore to you.
899  */
900 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
901 {
902   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
903     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->restore();
904   });
905
906   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
907     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
908     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
909     new_pajePopState(MSG_get_clock(), vm_container, type);
910   }
911 }
912
913 /** @brief Get the physical host of a given VM.
914  *  @ingroup msg_VMs
915  */
916 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
917 {
918   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pm();
919 }
920
921 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
922  *  @ingroup msg_VMs
923  *
924  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
925  *
926  * For example,
927  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
928  *  On VM0, there is Task2.
929  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
930  * Then,
931  *  Task1\@PM0 gets 50%.
932  *  Task2\@VM0 gets 25%.
933  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
934  *
935  * 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
936  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
937  *
938  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
939  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
940  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
941  *
942  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
943  *
944  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
945  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
946  */
947 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
948 {
949   simgrid::simix::kernelImmediate(
950       [vm, bound]() { static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->setBound(bound); });
951 }