Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

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