src/kernel/routing/DijkstraZone.cpp

   1 /* Copyright (c) 2009-2017. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include "src/kernel/routing/DijkstraZone.hpp"
   7 #include "src/kernel/routing/NetPoint.hpp"
   8 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   9
  10 #include <cfloat>
  11 #include <queue>
  12 #include <vector>
  13
  14 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_dijkstra, surf, "Routing part of surf -- dijkstra routing logic");
  15
  16 /* Free functions */
  17
  18 static void graph_node_data_free(void* n)
  19 {
  20   graph_node_data_t data = static_cast<graph_node_data_t>(n);
  21   delete data;
  22 }
  23
  24 static void graph_edge_data_free(void* e)
  25 {
  26   sg_platf_route_cbarg_t e_route = static_cast<sg_platf_route_cbarg_t>(e);
  27   delete e_route;
  28 }
  29
  30 /* Utility functions */
  31
  32 namespace simgrid {
  33 namespace kernel {
  34 namespace routing {
  35 void DijkstraZone::seal()
  36 {
  37   unsigned int cursor;
  38   xbt_node_t node = nullptr;
  39
  40   /* Create the topology graph */
  41   if (not routeGraph_)
  42     routeGraph_ = xbt_graph_new_graph(1, nullptr);
  43
  44   /* Add the loopback if needed */
  45   if (surf_network_model->loopback_ && hierarchy_ == RoutingMode::base) {
  46     xbt_dynar_foreach (xbt_graph_get_nodes(routeGraph_), cursor, node) {
  47
  48       bool found = false;
  49       xbt_edge_t edge = nullptr;
  50       unsigned int cursor2;
  51       xbt_dynar_foreach (xbt_graph_node_get_outedges(node), cursor2, edge) {
  52         if (xbt_graph_edge_get_target(edge) == node) {
  53           found = true;
  54           break;
  55         }
  56       }
  57
  58       if (not found) {
  59         sg_platf_route_cbarg_t e_route = new s_sg_platf_route_cbarg_t;
  60         e_route->link_list.push_back(surf_network_model->loopback_);
  61         xbt_graph_new_edge(routeGraph_, node, node, e_route);
  62       }
  63     }
  64   }
  65
  66   /* initialize graph indexes in nodes after graph has been built */
  67   xbt_dynar_t nodes = xbt_graph_get_nodes(routeGraph_);
  68
  69   xbt_dynar_foreach (nodes, cursor, node) {
  70     graph_node_data_t data = static_cast<graph_node_data_t>(xbt_graph_node_get_data(node));
  71     data->graph_id         = cursor;
  72   }
  73 }
  74
  75 xbt_node_t DijkstraZone::routeGraphNewNode(int id, int graph_id)
  76 {
  77   graph_node_data_t data = new s_graph_node_data_t;
  78   data->id       = id;
  79   data->graph_id = graph_id;
  80
  81   xbt_node_t node                = xbt_graph_new_node(routeGraph_, data);
  82   graphNodeMap_.emplace(id, node);
  83
  84   return node;
  85 }
  86
  87 xbt_node_t DijkstraZone::nodeMapSearch(int id)
  88 {
  89   auto ret = graphNodeMap_.find(id);
  90   return ret == graphNodeMap_.end() ? nullptr : ret->second;
  91 }
  92
  93 /* Parsing */
  94
  95 void DijkstraZone::newRoute(int src_id, int dst_id, sg_platf_route_cbarg_t e_route)
  96 {
  97   XBT_DEBUG("Load Route from \"%d\" to \"%d\"", src_id, dst_id);
  98   xbt_node_t src = nullptr;
  99   xbt_node_t dst = nullptr;
 100
 101   xbt_node_t src_elm = nodeMapSearch(src_id);
 102   xbt_node_t dst_elm = nodeMapSearch(dst_id);
 103
 104   if (src_elm)
 105     src = src_elm;
 106
 107   if (dst_elm)
 108     dst = dst_elm;
 109
 110   /* add nodes if they don't exist in the graph */
 111   if (src_id == dst_id && src == nullptr && dst == nullptr) {
 112     src = this->routeGraphNewNode(src_id, -1);
 113     dst = src;
 114   } else {
 115     if (src == nullptr) {
 116       src = this->routeGraphNewNode(src_id, -1);
 117     }
 118     if (dst == nullptr) {
 119       dst = this->routeGraphNewNode(dst_id, -1);
 120     }
 121   }
 122
 123   /* add link as edge to graph */
 124   xbt_graph_new_edge(routeGraph_, src, dst, e_route);
 125 }
 126
 127 void DijkstraZone::getLocalRoute(NetPoint* src, NetPoint* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* lat)
 128 {
 129   getRouteCheckParams(src, dst);
 130   int src_id = src->id();
 131   int dst_id = dst->id();
 132
 133   xbt_dynar_t nodes = xbt_graph_get_nodes(routeGraph_);
 134
 135   /* Use the graph_node id mapping set to quickly find the nodes */
 136   xbt_node_t src_elm = nodeMapSearch(src_id);
 137   xbt_node_t dst_elm = nodeMapSearch(dst_id);
 138
 139   int src_node_id = static_cast<graph_node_data_t>(xbt_graph_node_get_data(src_elm))->graph_id;
 140   int dst_node_id = static_cast<graph_node_data_t>(xbt_graph_node_get_data(dst_elm))->graph_id;
 141
 142   /* if the src and dst are the same */
 143   if (src_node_id == dst_node_id) {
 144
 145     xbt_node_t node_s_v = xbt_dynar_get_as(nodes, src_node_id, xbt_node_t);
 146     xbt_node_t node_e_v = xbt_dynar_get_as(nodes, dst_node_id, xbt_node_t);
 147     xbt_edge_t edge     = xbt_graph_get_edge(routeGraph_, node_s_v, node_e_v);
 148
 149     if (edge == nullptr)
 150       THROWF(arg_error, 0, "No route from '%s' to '%s'", src->getCname(), dst->getCname());
 151
 152     sg_platf_route_cbarg_t e_route = static_cast<sg_platf_route_cbarg_t>(xbt_graph_edge_get_data(edge));
 153
 154     for (auto const& link : e_route->link_list) {
 155       route->link_list.insert(route->link_list.begin(), link);
 156       if (lat)
 157         *lat += static_cast<surf::LinkImpl*>(link)->latency();
 158     }
 159   }
 160
 161   auto elm                   = routeCache_.emplace(src_id, std::vector<int>());
 162   std::vector<int>& pred_arr = elm.first->second;
 163
 164   if (elm.second) { /* new element was inserted (not cached mode, or cache miss) */
 165     int nr_nodes      = xbt_dynar_length(nodes);
 166     std::vector<double> cost_arr(nr_nodes); /* link cost from src to other hosts */
 167     pred_arr.resize(nr_nodes);              /* predecessors in path from src */
 168     typedef std::pair<double, int> Qelt;
 169     std::priority_queue<Qelt, std::vector<Qelt>, std::greater<Qelt>> pqueue;
 170
 171     /* initialize */
 172     cost_arr[src_node_id] = 0.0;
 173
 174     for (int i = 0; i < nr_nodes; i++) {
 175       if (i != src_node_id) {
 176         cost_arr[i] = DBL_MAX;
 177       }
 178
 179       pred_arr[i] = 0;
 180
 181       /* initialize priority queue */
 182       pqueue.emplace(cost_arr[i], i);
 183     }
 184
 185     /* apply dijkstra using the indexes from the graph's node array */
 186     while (not pqueue.empty()) {
 187       int v_id = pqueue.top().second;
 188       pqueue.pop();
 189       xbt_node_t v_node = xbt_dynar_get_as(nodes, v_id, xbt_node_t);
 190       xbt_edge_t edge   = nullptr;
 191       unsigned int cursor;
 192
 193       xbt_dynar_foreach (xbt_graph_node_get_outedges(v_node), cursor, edge) {
 194         xbt_node_t u_node                  = xbt_graph_edge_get_target(edge);
 195         graph_node_data_t data             = static_cast<graph_node_data_t>(xbt_graph_node_get_data(u_node));
 196         int u_id                           = data->graph_id;
 197         sg_platf_route_cbarg_t tmp_e_route = static_cast<sg_platf_route_cbarg_t>(xbt_graph_edge_get_data(edge));
 198         int cost_v_u                       = tmp_e_route->link_list.size(); /* count of links, old model assume 1 */
 199
 200         if (cost_v_u + cost_arr[v_id] < cost_arr[u_id]) {
 201           pred_arr[u_id] = v_id;
 202           cost_arr[u_id] = cost_v_u + cost_arr[v_id];
 203           pqueue.emplace(cost_arr[u_id], u_id);
 204         }
 205       }
 206     }
 207   }
 208
 209   /* compose route path with links */
 210   NetPoint* gw_src = nullptr;
 211   NetPoint* gw_dst;
 212   NetPoint* first_gw            = nullptr;
 213
 214   for (int v = dst_node_id; v != src_node_id; v = pred_arr[v]) {
 215     xbt_node_t node_pred_v = xbt_dynar_get_as(nodes, pred_arr[v], xbt_node_t);
 216     xbt_node_t node_v      = xbt_dynar_get_as(nodes, v, xbt_node_t);
 217     xbt_edge_t edge        = xbt_graph_get_edge(routeGraph_, node_pred_v, node_v);
 218
 219     if (edge == nullptr)
 220       THROWF(arg_error, 0, "No route from '%s' to '%s'", src->getCname(), dst->getCname());
 221
 222     sg_platf_route_cbarg_t e_route = static_cast<sg_platf_route_cbarg_t>(xbt_graph_edge_get_data(edge));
 223
 224     NetPoint* prev_gw_src          = gw_src;
 225     gw_src                         = e_route->gw_src;
 226     gw_dst                         = e_route->gw_dst;
 227
 228     if (v == dst_node_id)
 229       first_gw = gw_dst;
 230
 231     if (hierarchy_ == RoutingMode::recursive && v != dst_node_id && gw_dst->getName() != prev_gw_src->getName()) {
 232       std::vector<surf::LinkImpl*> e_route_as_to_as;
 233
 234       NetPoint* gw_dst_net_elm      = nullptr;
 235       NetPoint* prev_gw_src_net_elm = nullptr;
 236       getGlobalRoute(gw_dst_net_elm, prev_gw_src_net_elm, e_route_as_to_as, nullptr);
 237       auto pos = route->link_list.begin();
 238       for (auto const& link : e_route_as_to_as) {
 239         route->link_list.insert(pos, link);
 240         if (lat)
 241           *lat += link->latency();
 242         pos++;
 243       }
 244     }
 245
 246     for (auto const& link : e_route->link_list) {
 247       route->link_list.insert(route->link_list.begin(), link);
 248       if (lat)
 249         *lat += static_cast<surf::LinkImpl*>(link)->latency();
 250     }
 251   }
 252
 253   if (hierarchy_ == RoutingMode::recursive) {
 254     route->gw_src = gw_src;
 255     route->gw_dst = first_gw;
 256   }
 257
 258   if (not cached_)
 259     routeCache_.clear();
 260 }
 261
 262 DijkstraZone::~DijkstraZone()
 263 {
 264   xbt_graph_free_graph(routeGraph_, &graph_node_data_free, &graph_edge_data_free, nullptr);
 265 }
 266
 267 /* Creation routing model functions */
 268
 269 DijkstraZone::DijkstraZone(NetZone* father, std::string name, bool cached) : RoutedZone(father, name), cached_(cached)
 270 {
 271 }
 272
 273 void DijkstraZone::addRoute(sg_platf_route_cbarg_t route)
 274 {
 275   NetPoint* src       = route->src;
 276   NetPoint* dst       = route->dst;
 277   const char* srcName = src->getCname();
 278   const char* dstName = dst->getCname();
 279
 280   addRouteCheckParams(route);
 281
 282   /* Create the topology graph */
 283   if (not routeGraph_)
 284     routeGraph_ = xbt_graph_new_graph(1, nullptr);
 285
 286   /* we don't check whether the route already exist, because the algorithm may find another path through some other
 287    * nodes */
 288
 289   /* Add the route to the base */
 290   sg_platf_route_cbarg_t e_route = newExtendedRoute(hierarchy_, route, 1);
 291   newRoute(src->id(), dst->id(), e_route);
 292
 293   // Symmetrical YES
 294   if (route->symmetrical == true) {
 295
 296     xbt_dynar_t nodes   = xbt_graph_get_nodes(routeGraph_);
 297     xbt_node_t node_s_v = xbt_dynar_get_as(nodes, src->id(), xbt_node_t);
 298     xbt_node_t node_e_v = xbt_dynar_get_as(nodes, dst->id(), xbt_node_t);
 299     xbt_edge_t edge     = xbt_graph_get_edge(routeGraph_, node_e_v, node_s_v);
 300
 301     if (not route->gw_dst || not route->gw_src){
 302       XBT_DEBUG("Load Route from \"%s\" to \"%s\"", dstName, srcName);
 303       if (edge)
 304         THROWF(arg_error, 0, "Route from %s to %s already exists", dstName, srcName);
 305     } else {
 306       XBT_DEBUG("Load NetzoneRoute from %s@%s to %s@%s", dstName, route->gw_dst->getCname(), srcName,
 307                 route->gw_src->getCname());
 308       if (edge)
 309         THROWF(arg_error, 0, "Route from %s@%s to %s@%s already exists", dstName, route->gw_dst->getCname(), srcName,
 310                route->gw_src->getCname());
 311     }
 312
 313     if (route->gw_dst && route->gw_src) {
 314       NetPoint* gw_tmp = route->gw_src;
 315       route->gw_src   = route->gw_dst;
 316       route->gw_dst   = gw_tmp;
 317     }
 318     sg_platf_route_cbarg_t link_route_back = newExtendedRoute(hierarchy_, route, 0);
 319     newRoute(dst->id(), src->id(), link_route_back);
 320   }
 321 }
 322 }
 323 }
 324 } // namespace