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make Model::update_algo a constant field, set at initialization only
[simgrid.git] / src / surf / ptask_L07.cpp
1 /* Copyright (c) 2007-2018. 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 <cstdlib>
7
8 #include <algorithm>
9 #include <unordered_set>
10
11 #include "ptask_L07.hpp"
12
13 #include "cpu_interface.hpp"
14 #include "xbt/utility.hpp"
15
16 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(surf_host);
17 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
18
19 /**************************************/
20 /*** Resource Creation & Destruction **/
21 /**************************************/
22 void surf_host_model_init_ptask_L07()
23 {
24   XBT_CINFO(xbt_cfg,"Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
25   xbt_assert(not surf_cpu_model_pm, "CPU model type already defined");
26   xbt_assert(not surf_network_model, "network model type already defined");
27
28   surf_host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
29   all_existing_models->push_back(surf_host_model);
30 }
31
32
33 namespace simgrid {
34 namespace surf {
35
36 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel() {
37   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
38   set_maxmin_system(maxmin_system);
39   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
40   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
41 }
42
43 HostL07Model::~HostL07Model()
44 {
45   delete surf_network_model;
46   delete surf_cpu_model_pm;
47 }
48
49 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
50     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::Full), hostModel_(hmodel)
51 {
52   set_maxmin_system(sys);
53 }
54
55 CpuL07Model::~CpuL07Model()
56 {
57   set_maxmin_system(nullptr);
58 }
59
60 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
61     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::Full), hostModel_(hmodel)
62 {
63   set_maxmin_system(sys);
64   loopback_     = NetworkL07Model::createLink("__loopback__", 498000000, 0.000015, SURF_LINK_FATPIPE);
65 }
66
67 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
68 {
69   set_maxmin_system(nullptr);
70 }
71
72 double HostL07Model::next_occuring_event(double now)
73 {
74   double min = HostModel::next_occuring_event_full(now);
75   for (kernel::resource::Action const& action : *get_running_action_set()) {
76     const L07Action& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
77     if (net_action.latency_ > 0 && (min < 0 || net_action.latency_ < min)) {
78       min = net_action.latency_;
79       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
80     }
81   }
82   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
83
84   return min;
85 }
86
87 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
88 {
89   for (auto it = std::begin(*get_running_action_set()); it != std::end(*get_running_action_set());) {
90     L07Action& action = static_cast<L07Action&>(*it);
91     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
92     if (action.latency_ > 0) {
93       if (action.latency_ > delta) {
94         double_update(&(action.latency_), delta, sg_surf_precision);
95       } else {
96         action.latency_ = 0.0;
97       }
98       if ((action.latency_ <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
99         action.updateBound();
100         get_maxmin_system()->update_variable_weight(action.get_variable(), 1.0);
101       }
102     }
103     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
104               action.get_variable()->get_value() * delta);
105     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
106
107     if (action.get_max_duration() > NO_MAX_DURATION)
108       action.update_max_duration(delta);
109
110     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
111
112     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
113      *  - The amount of remaining work reached 0
114      *  - The max duration was reached
115      * If it's not done, it may have failed.
116      */
117
118     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_weight() > 0)) ||
119         ((action.get_max_duration() > NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
120       action.finish(kernel::resource::Action::State::done);
121     } else {
122       /* Need to check that none of the model has failed */
123       int i = 0;
124       kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
125       while (cnst != nullptr) {
126         i++;
127         void* constraint_id = cnst->get_id();
128         if (static_cast<simgrid::kernel::resource::Resource*>(constraint_id)->isOff()) {
129           XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
130           action.finish(kernel::resource::Action::State::failed);
131           break;
132         }
133         cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
134       }
135     }
136   }
137 }
138
139 kernel::resource::Action* HostL07Model::execute_parallel(int host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount,
140                                                          double* bytes_amount, double rate)
141 {
142   return new L07Action(this, host_nb, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
143 }
144
145 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, int host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount,
146                      double* bytes_amount, double rate)
147     : CpuAction(model, 1, 0), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
148 {
149   int nb_link = 0;
150   int nb_used_host = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
151   double latency = 0.0;
152
153   this->hostList_->reserve(host_nb);
154   for (int i = 0; i < host_nb; i++) {
155     this->hostList_->push_back(host_list[i]);
156     if (flops_amount[i] > 0)
157       nb_used_host++;
158   }
159
160   /* Compute the number of affected resources... */
161   if(bytes_amount != nullptr) {
162     std::unordered_set<const char*> affected_links;
163
164     for (int i = 0; i < host_nb; i++) {
165       for (int j = 0; j < host_nb; j++) {
166
167         if (bytes_amount[i * host_nb + j] > 0) {
168           double lat=0.0;
169
170           std::vector<LinkImpl*> route;
171           hostList_->at(i)->routeTo(hostList_->at(j), route, &lat);
172           latency = std::max(latency, lat);
173
174           for (auto const& link : route)
175             affected_links.insert(link->getCname());
176         }
177       }
178     }
179
180     nb_link = affected_links.size();
181   }
182
183   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %d hosts and %d unique links.", this, host_nb, nb_link);
184   latency_ = latency;
185
186   set_variable(model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_nb + nb_link));
187
188   if (latency_ > 0)
189     model->get_maxmin_system()->update_variable_weight(get_variable(), 0.0);
190
191   for (int i = 0; i < host_nb; i++)
192     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->constraint(), get_variable(), flops_amount[i]);
193
194   if(bytes_amount != nullptr) {
195     for (int i = 0; i < host_nb; i++) {
196       for (int j = 0; j < host_nb; j++) {
197         if (bytes_amount[i * host_nb + j] > 0.0) {
198           std::vector<LinkImpl*> route;
199           hostList_->at(i)->routeTo(hostList_->at(j), route, nullptr);
200
201           for (auto const& link : route)
202             model->get_maxmin_system()->expand_add(link->constraint(), this->get_variable(),
203                                                    bytes_amount[i * host_nb + j]);
204         }
205       }
206     }
207   }
208
209   if (nb_link + nb_used_host == 0) {
210     this->set_cost(1.0);
211     this->set_remains(0.0);
212   }
213   delete[] host_list;
214 }
215
216 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
217 {
218   sg_host_t* host_list = new sg_host_t[2]();
219   double* flops_amount = new double[2]();
220   double* bytes_amount = new double[4]();
221
222   host_list[0]    = src;
223   host_list[1]    = dst;
224   bytes_amount[1] = size;
225
226   return hostModel_->execute_parallel(2, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
227 }
228
229 Cpu *CpuL07Model::createCpu(simgrid::s4u::Host *host,  std::vector<double> *speedPerPstate, int core)
230 {
231   return new CpuL07(this, host, speedPerPstate, core);
232 }
233
234 LinkImpl* NetworkL07Model::createLink(const std::string& name, double bandwidth, double latency,
235                                       e_surf_link_sharing_policy_t policy)
236 {
237   return new LinkL07(this, name, bandwidth, latency, policy);
238 }
239
240 /************
241  * Resource *
242  ************/
243
244 CpuL07::CpuL07(CpuL07Model* model, simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speedPerPstate, int core)
245     : Cpu(model, host, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, speedPerPstate->front()), speedPerPstate, core)
246 {
247 }
248
249 CpuL07::~CpuL07()=default;
250
251 LinkL07::LinkL07(NetworkL07Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency,
252                  e_surf_link_sharing_policy_t policy)
253     : LinkImpl(model, name, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, bandwidth))
254 {
255   bandwidth_.peak = bandwidth;
256   latency_.peak   = latency;
257
258   if (policy == SURF_LINK_FATPIPE)
259     constraint()->unshare();
260
261   s4u::Link::onCreation(this->piface_);
262 }
263
264 kernel::resource::Action* CpuL07::execution_start(double size)
265 {
266   sg_host_t* host_list = new sg_host_t[1]();
267   double* flops_amount = new double[1]();
268
269   host_list[0] = getHost();
270   flops_amount[0] = size;
271
272   return static_cast<CpuL07Model*>(model())->hostModel_->execute_parallel(1, host_list, flops_amount, nullptr, -1);
273 }
274
275 kernel::resource::Action* CpuL07::sleep(double duration)
276 {
277   L07Action *action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
278   action->set_max_duration(duration);
279   action->suspended_ = kernel::resource::Action::SuspendStates::sleeping;
280   model()->get_maxmin_system()->update_variable_weight(action->get_variable(), 0.0);
281
282   return action;
283 }
284
285 bool CpuL07::is_used()
286 {
287   return model()->get_maxmin_system()->constraint_used(constraint());
288 }
289
290 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
291 void CpuL07::onSpeedChange() {
292   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
293   const_lmm_element_t elem = nullptr;
294
295   model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
296   while ((var = constraint()->get_variable(&elem))) {
297     kernel::resource::Action* action = static_cast<kernel::resource::Action*>(var->get_id());
298
299     model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
300   }
301
302   Cpu::onSpeedChange();
303 }
304
305 bool LinkL07::is_used()
306 {
307   return model()->get_maxmin_system()->constraint_used(constraint());
308 }
309
310 void CpuL07::apply_event(tmgr_trace_event_t triggered, double value)
311 {
312   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", getCname(), this, value);
313   if (triggered == speed_.event) {
314     speed_.scale = value;
315     onSpeedChange();
316     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
317
318   } else if (triggered == stateEvent_) {
319     if (value > 0)
320       turnOn();
321     else
322       turnOff();
323     tmgr_trace_event_unref(&stateEvent_);
324
325   } else {
326     xbt_die("Unknown event!\n");
327   }
328 }
329
330 void LinkL07::apply_event(tmgr_trace_event_t triggered, double value)
331 {
332   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", getCname(), this, value);
333   if (triggered == bandwidth_.event) {
334     setBandwidth(value);
335     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
336
337   } else if (triggered == latency_.event) {
338     setLatency(value);
339     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
340
341   } else if (triggered == stateEvent_) {
342     if (value > 0)
343       turnOn();
344     else
345       turnOff();
346     tmgr_trace_event_unref(&stateEvent_);
347
348   } else {
349     xbt_die("Unknown event ! \n");
350   }
351 }
352
353 void LinkL07::setBandwidth(double value)
354 {
355   bandwidth_.peak = value;
356   model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
357 }
358
359 void LinkL07::setLatency(double value)
360 {
361   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
362   L07Action *action;
363   const_lmm_element_t elem = nullptr;
364
365   latency_.peak = value;
366   while ((var = constraint()->get_variable(&elem))) {
367     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
368     action->updateBound();
369   }
370 }
371 LinkL07::~LinkL07() = default;
372
373 /**********
374  * Action *
375  **********/
376
377 L07Action::~L07Action(){
378   delete hostList_;
379   delete[] communicationAmount_;
380   delete[] computationAmount_;
381 }
382
383 void L07Action::updateBound()
384 {
385   double lat_current = 0.0;
386
387   int hostNb = hostList_->size();
388
389   if (communicationAmount_ != nullptr) {
390     for (int i = 0; i < hostNb; i++) {
391       for (int j = 0; j < hostNb; j++) {
392
393         if (communicationAmount_[i * hostNb + j] > 0) {
394           double lat = 0.0;
395           std::vector<LinkImpl*> route;
396           hostList_->at(i)->routeTo(hostList_->at(j), route, &lat);
397
398           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * hostNb + j]);
399         }
400       }
401     }
402   }
403   double lat_bound = sg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
404   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
405   if ((latency_ <= 0.0) && (suspended_ == Action::SuspendStates::not_suspended)) {
406     if (rate_ < 0)
407       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
408     else
409       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
410   }
411 }
412
413 }
414 }