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[simgrid.git] / src / surf / cpu_interface.cpp
1 /* Copyright (c) 2013-2015. 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 #include "cpu_interface.hpp"
8 #include "plugins/energy.hpp"
9
10 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_kernel);
11 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_cpu, surf,
12                                 "Logging specific to the SURF cpu module");
13
14 int autoload_surf_cpu_model = 1;
15 void_f_void_t surf_cpu_model_init_preparse = NULL;
16
17 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_pm;
18 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_vm;
19
20 namespace simgrid {
21 namespace surf {
22
23 simgrid::xbt::Extension<simgrid::Host, Cpu> Cpu::EXTENSION_ID;
24
25 void Cpu::classInit()
26 {
27   if (!EXTENSION_ID.valid())
28     EXTENSION_ID = simgrid::Host::extension_create<simgrid::surf::Cpu>();
29 }
30
31 /*************
32  * Callbacks *
33  *************/
34
35 Cpu *getActionCpu(CpuAction *action) {
36   return static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var
37                                          (action->getModel()->getMaxminSystem(),
38                                          action->getVariable(), 0)));
39 }
40
41 simgrid::surf::signal<void(CpuAction*, e_surf_action_state_t, e_surf_action_state_t)> cpuActionStateChangedCallbacks;
42
43 void cpu_add_traces(){
44   surf_cpu_model_pm->addTraces();
45 }
46
47 /*********
48  * Model *
49  *********/
50
51 void CpuModel::updateActionsStateLazy(double now, double /*delta*/)
52 {
53   CpuAction *action;
54   while ((xbt_heap_size(getActionHeap()) > 0)
55          && (double_equals(xbt_heap_maxkey(getActionHeap()), now, sg_surf_precision))) {
56     action = static_cast<CpuAction*>(xbt_heap_pop(getActionHeap()));
57     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Something happened to action %p", action);
58     if (TRACE_is_enabled()) {
59       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)));
60       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), action->getCategory(),
61                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
62                                       action->getLastUpdate(),
63                                       now - action->getLastUpdate());
64     }
65
66     action->finish();
67     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Action %p finished", action);
68
69     /* set the remains to 0 due to precision problems when updating the remaining amount */
70     action->setRemains(0);
71     action->setState(SURF_ACTION_DONE);
72     action->heapRemove(getActionHeap()); //FIXME: strange call since action was already popped
73   }
74   if (TRACE_is_enabled()) {
75     //defining the last timestamp that we can safely dump to trace file
76     //without losing the event ascending order (considering all CPU's)
77     double smaller = -1;
78     ActionList *actionSet = getRunningActionSet();
79     for(ActionList::iterator it(actionSet->begin()), itend(actionSet->end())
80        ; it != itend ; ++it) {
81       action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
82         if (smaller < 0) {
83           smaller = action->getLastUpdate();
84           continue;
85         }
86         if (action->getLastUpdate() < smaller) {
87           smaller = action->getLastUpdate();
88         }
89     }
90     if (smaller > 0) {
91       TRACE_last_timestamp_to_dump = smaller;
92     }
93   }
94   return;
95 }
96
97 void CpuModel::updateActionsStateFull(double now, double delta)
98 {
99   CpuAction *action = NULL;
100   ActionList *running_actions = getRunningActionSet();
101
102   for(ActionList::iterator it(running_actions->begin()), itNext=it, itend(running_actions->end())
103      ; it != itend ; it=itNext) {
104         ++itNext;
105     action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
106     if (TRACE_is_enabled()) {
107       Cpu *x = static_cast<Cpu*> (lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)) );
108
109       TRACE_surf_host_set_utilization(x->getName(),
110                                       action->getCategory(),
111                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
112                                       now - delta,
113                                       delta);
114       TRACE_last_timestamp_to_dump = now - delta;
115     }
116
117     action->updateRemains(lmm_variable_getvalue(action->getVariable()) * delta);
118
119
120     if (action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION)
121       action->updateMaxDuration(delta);
122
123
124     if ((action->getRemainsNoUpdate() <= 0) &&
125         (lmm_get_variable_weight(action->getVariable()) > 0)) {
126       action->finish();
127       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
128     } else if ((action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION) &&
129                (action->getMaxDuration() <= 0)) {
130       action->finish();
131       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
132     }
133   }
134
135   return;
136 }
137
138 /************
139  * Resource *
140  ************/
141 Cpu::Cpu()
142 {
143 }
144
145
146 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::Host *host,
147          int core, double speedPeak, double speedScale,
148          e_surf_resource_state_t stateInitial)
149  : Resource(model, host->getName().c_str(), stateInitial)
150  , m_core(core)
151  , m_speedPeak(speedPeak)
152  , m_speedScale(speedScale)
153  , m_host(host)
154 {
155
156 }
157
158 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::Host *host,
159         lmm_constraint_t constraint, int core, double speedPeak,
160         double speedScale, e_surf_resource_state_t stateInitial)
161  : Resource(model, host->getName().c_str(), constraint, stateInitial)
162  , m_core(core)
163  , m_speedPeak(speedPeak)
164  , m_speedScale(speedScale)
165  , m_host(host)
166 {
167   /* Currently, we assume that a VM does not have a multicore CPU. */
168   if (core > 1)
169     xbt_assert(model == surf_cpu_model_pm);
170
171   if (model->getUpdateMechanism() != UM_UNDEFINED) {
172         p_constraintCore = xbt_new(lmm_constraint_t, core);
173         p_constraintCoreId = xbt_new(void*, core);
174
175     int i;
176     for (i = 0; i < core; i++) {
177       /* just for a unique id, never used as a string. */
178       p_constraintCoreId[i] = bprintf("%s:%i", host->getName().c_str(), i);
179       p_constraintCore[i] = lmm_constraint_new(model->getMaxminSystem(), p_constraintCoreId[i], m_speedScale * m_speedPeak);
180     }
181   }
182 }
183
184 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::Host *host,
185   lmm_constraint_t constraint, int core, double speedPeak, double speedScale)
186 : Cpu(model, host, constraint, core, speedPeak, speedScale, SURF_RESOURCE_ON)
187 {}
188
189 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::Host *host,
190   int core, double speedPeak, double speedScale)
191 : Cpu(model, host, core, speedPeak, speedScale, SURF_RESOURCE_ON)
192 {}
193
194 Cpu::~Cpu()
195 {
196   if (p_constraintCoreId){
197     for (int i = 0; i < m_core; i++) {
198           xbt_free(p_constraintCoreId[i]);
199     }
200     xbt_free(p_constraintCore);
201   }
202   if (p_constraintCoreId)
203     xbt_free(p_constraintCoreId);
204 }
205
206 double Cpu::getCurrentPowerPeak()
207 {
208   return m_speedPeak;
209 }
210
211 double Cpu::getSpeed(double load)
212 {
213   return load * m_speedPeak;
214 }
215
216 double Cpu::getAvailableSpeed()
217 {
218 /* number between 0 and 1 */
219   return m_speedScale;
220 }
221
222 int Cpu::getCore()
223 {
224   return m_core;
225 }
226
227 /**********
228  * Action *
229  **********/
230
231 void CpuAction::updateRemainingLazy(double now)
232 {
233   double delta = 0.0;
234
235   xbt_assert(getStateSet() == getModel()->getRunningActionSet(),
236       "You're updating an action that is not running.");
237
238   /* bogus priority, skip it */
239   xbt_assert(getPriority() > 0,
240       "You're updating an action that seems suspended.");
241
242   delta = now - m_lastUpdate;
243
244   if (m_remains > 0) {
245     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains was %f, last_update was: %f", this, m_remains, m_lastUpdate);
246     double_update(&(m_remains), m_lastValue * delta, sg_maxmin_precision*sg_surf_precision);
247
248     if (TRACE_is_enabled()) {
249       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getModel()->getMaxminSystem(), getVariable(), 0)));
250       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), getCategory(), m_lastValue, m_lastUpdate, now - m_lastUpdate);
251     }
252     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains is now %f", this, m_remains);
253   }
254
255   m_lastUpdate = now;
256   m_lastValue = lmm_variable_getvalue(getVariable());
257 }
258
259 /*
260  *
261  * This function formulates a constraint problem that pins a given task to
262  * particular cores. Currently, it is possible to pin a task to an exactly one
263  * specific core. The system links the variable object of the task to the
264  * per-core constraint object.
265  *
266  * But, the taskset command on Linux takes a mask value specifying a CPU
267  * affinity setting of a given task. If the mask value is 0x03, the given task
268  * will be executed on the first core (CPU0) or the second core (CPU1) on the
269  * given PM. The schedular will determine appropriate placements of tasks,
270  * considering given CPU affinities and task activities.
271  *
272  * How should the system formulate constraint problems for an affinity to
273  * multiple cores?
274  *
275  * The cpu argument must be the host where the task is being executed. The
276  * action object does not have the information about the location where the
277  * action is being executed.
278  */
279 void CpuAction::setAffinity(Cpu *cpu, unsigned long mask)
280 {
281   lmm_variable_t var_obj = getVariable();
282   XBT_IN("(%p,%lx)", this, mask);
283
284   {
285     unsigned long nbits = 0;
286
287     /* FIXME: There is much faster algorithms doing this. */
288     for (int i = 0; i < cpu->m_core; i++) {
289       unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
290       if (has_affinity)
291         nbits += 1;
292     }
293
294     if (nbits > 1) {
295       XBT_CRITICAL("Do not specify multiple cores for an affinity mask.");
296       XBT_CRITICAL("See the comment in cpu_action_set_affinity().");
297       DIE_IMPOSSIBLE;
298     }
299   }
300
301   for (int i = 0; i < cpu->m_core; i++) {
302     XBT_DEBUG("clear affinity %p to cpu-%d@%s", this, i,  cpu->getName());
303     lmm_shrink(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj);
304
305     unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
306     if (has_affinity) {
307       /* This function only accepts an affinity setting on the host where the
308        * task is now running. In future, a task might move to another host.
309        * But, at this moment, this function cannot take an affinity setting on
310        * that future host.
311        *
312        * It might be possible to extend the code to allow this function to
313        * accept affinity settings on a future host. We might be able to assign
314        * zero to elem->value to maintain such inactive affinity settings in the
315        * system. But, this will make the system complex. */
316       XBT_DEBUG("set affinity %p to cpu-%d@%s", this, i, cpu->getName());
317       lmm_expand(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj, 1.0);
318     }
319   }
320
321   if (cpu->getModel()->getUpdateMechanism() == UM_LAZY) {
322     /* FIXME (hypervisor): Do we need to do something for the LAZY mode? */
323   }
324   XBT_OUT();
325 }
326
327 simgrid::surf::signal<void(simgrid::surf::CpuAction*, e_surf_action_state_t, e_surf_action_state_t)> CpuAction::onStateChange;
328
329 void CpuAction::setState(e_surf_action_state_t state){
330   e_surf_action_state_t old = getState();
331   Action::setState(state);
332   onStateChange(this, old, state);
333 }
334
335 }
336 }