Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Revert "[mmalloc] Use mremap to expand heaps (heap collision prevention)"
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.c
1 /* Copyright (c) 2012-2014. 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 // QUESTIONS:
8 // 1./ check how and where a new VM is added to the list of the hosts
9 // 2./ Diff between SIMIX_Actions and SURF_Actions
10 // => SIMIX_actions : point synchro entre processus de niveau (theoretically speaking I do not have to create such SIMIX_ACTION
11 // =>  Surf_Actions
12
13 // TODO
14 //      MSG_TRACE can be revisited in order to use  the host
15 //      To implement a mixed model between workstation and vm_workstation,
16 //     please give a look at surf_model_private_t model_private at SURF Level and to the share resource functions
17 //     double (*share_resources) (double now);
18 //      For the action into the vm workstation model, we should be able to leverage the usual one (and if needed, look at
19 //              the workstation model.
20
21 #include "msg_private.h"
22 #include "xbt/sysdep.h"
23 #include "xbt/log.h"
24 #include "simgrid/platf.h"
25
26 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg,
27                                 "Cloud-oriented parts of the MSG API");
28
29
30 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
31
32 /** \ingroup m_vm_management
33  * \brief Returns the value of a given vm property
34  *
35  * \param vm a vm
36  * \param name a property name
37  * \return value of a property (or NULL if property not set)
38  */
39
40 const char *MSG_vm_get_property_value(msg_vm_t vm, const char *name)
41 {
42   return MSG_host_get_property_value(vm, name);
43 }
44
45 /** \ingroup m_vm_management
46  * \brief Returns a xbt_dict_t consisting of the list of properties assigned to this host
47  *
48  * \param vm a vm
49  * \return a dict containing the properties
50  */
51 xbt_dict_t MSG_vm_get_properties(msg_vm_t vm)
52 {
53   xbt_assert((vm != NULL), "Invalid parameters (vm is NULL)");
54
55   return (simcall_host_get_properties(vm));
56 }
57
58 /** \ingroup m_host_management
59  * \brief Change the value of a given host property
60  *
61  * \param vm a vm
62  * \param name a property name
63  * \param value what to change the property to
64  * \param free_ctn the freeing function to use to kill the value on need
65  */
66 void MSG_vm_set_property_value(msg_vm_t vm, const char *name, void *value, void_f_pvoid_t free_ctn)
67 {
68   xbt_dict_set(MSG_host_get_properties(vm), name, value, free_ctn);
69 }
70
71 /** \ingroup msg_vm_management
72  * \brief Finds a msg_vm_t using its name.
73  *
74  * This is a name directory service
75  * \param name the name of a vm.
76  * \return the corresponding vm
77  *
78  * Please note that a VM is a specific host. Hence, you should give a different name
79  * for each VM/PM.
80  */
81
82 msg_vm_t MSG_vm_get_by_name(const char *name)
83 {
84         return MSG_get_host_by_name(name);
85 }
86
87 /** \ingroup m_vm_management
88  *
89  * \brief Return the name of the #msg_host_t.
90  *
91  * This functions checks whether \a host is a valid pointer or not and return
92    its name.
93  */
94 const char *MSG_vm_get_name(msg_vm_t vm)
95 {
96   return MSG_host_get_name(vm);
97 }
98
99
100 /* **** Check state of a VM **** */
101 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
102 {
103   return simcall_vm_get_state(vm) == state;
104 }
105
106 /** @brief Returns whether the given VM has just reated, not running.
107  *  @ingroup msg_VMs
108  */
109 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
110 {
111   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
112 }
113
114 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
115  *  @ingroup msg_VMs
116  */
117 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
118 {
119   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
120 }
121
122 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
123  *  @ingroup msg_VMs
124  */
125 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
126 {
127   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_MIGRATING);
128 }
129
130 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
131  *  @ingroup msg_VMs
132  */
133 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
134 {
135   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
136 }
137
138 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
139  *  @ingroup msg_VMs
140  */
141 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
142 {
143   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
144 }
145
146 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
147  *  @ingroup msg_VMs
148  */
149 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
150 {
151   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
152 }
153
154 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
155  *  @ingroup msg_VMs
156  */
157 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
158 {
159   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
160 }
161
162
163
164 /* ------------------------------------------------------------------------- */
165 /* ------------------------------------------------------------------------- */
166
167 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
168
169 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
170  *  @ingroup msg_VMs*
171  *  All parameters are in MBytes
172  *
173  */
174 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t ind_pm, const char *name,
175                        int ncpus, int ramsize,
176                        int net_cap, char *disk_path, int disksize,
177                        int mig_netspeed, int dp_intensity)
178 {
179   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration
180    * bandwidth */
181   double host_speed = MSG_get_host_speed(ind_pm);
182   double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
183         
184   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(ind_pm, name);
185   s_ws_params_t params;
186   memset(&params, 0, sizeof(params));
187   params.ramsize = (sg_size_t)ramsize * 1024 * 1024;
188   //params.overcommit = 0;
189   params.devsize = 0;
190   params.skip_stage2 = 0;
191   params.max_downtime = 0.03;
192   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
193   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
194   params.mig_speed = (double)mig_netspeed * 1024 * 1024; // mig_speed
195
196   //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate, params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
197   simcall_host_set_params(vm, &params);
198
199   return vm;
200 }
201
202
203 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
204  *  @ingroup msg_VMs*
205  *
206  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
207  */
208 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t ind_pm, const char *name)
209 {
210   /* make sure the VM of the same name does not exit */
211   {
212     void *ind_host_tmp = xbt_lib_get_elm_or_null(host_lib, name);
213     if (ind_host_tmp) {
214       XBT_ERROR("host %s already exits", name);
215       return NULL;
216     }
217   }
218
219   /* Note: ind_vm and vm_workstation point to the same elm object. */
220   msg_vm_t ind_vm = NULL;
221   void *ind_vm_workstation =  NULL;
222
223   /* Ask the SIMIX layer to create the surf vm resource */
224   ind_vm_workstation = simcall_vm_create(name, ind_pm);
225   ind_vm = (msg_vm_t) __MSG_host_create(ind_vm_workstation);
226
227   XBT_DEBUG("A new VM (%s) has been created", name);
228
229   #ifdef HAVE_TRACING
230   TRACE_msg_vm_create(name, ind_pm);
231   #endif
232
233   return ind_vm;
234 }
235
236 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
237  *  @ingroup msg_VMs
238  */
239 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
240 {
241   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
242   if (MSG_vm_is_running(vm))
243       simcall_vm_shutdown(vm);
244
245   if (!MSG_vm_is_created(vm)) {
246     XBT_CRITICAL("shutdown the given VM before destroying it");
247     DIE_IMPOSSIBLE;
248   }
249
250   /* Then, destroy the VM object */
251   simcall_vm_destroy(vm);
252
253   __MSG_host_destroy(vm);
254
255   #ifdef HAVE_TRACING
256   TRACE_msg_vm_end(vm);
257   #endif
258 }
259
260
261 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
262  *  @ingroup msg_VMs
263  *
264  *  If the VM cannot be started, an exception is generated.
265  *
266  */
267 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
268 {
269   simcall_vm_start(vm);
270
271   #ifdef HAVE_TRACING
272   TRACE_msg_vm_start(vm);
273   #endif
274 }
275
276
277
278 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM. Any memory that they allocated will be leaked.
279  *  @ingroup msg_VMs
280  *
281  * FIXME: No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to
282  * use a #MSG_process_sleep() or something. I'm not quite sure.
283  */
284 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
285 {
286   /* msg_vm_t equals to msg_host_t */
287   simcall_vm_shutdown(vm);
288
289   // #ifdef HAVE_TRACING
290   // TRACE_msg_vm_(vm);
291   // #endif
292 }
293
294
295
296 /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between
297  * source and destiantion PMs. mbox_ctl is used to detect the completion of a
298  * migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
299 static inline char *get_mig_mbox_src_dst(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
300 {
301   return bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
302 }
303
304 static inline char *get_mig_mbox_ctl(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
305 {
306   return bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
307 }
308
309 static inline char *get_mig_process_tx_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
310 {
311   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
312 }
313
314 static inline char *get_mig_process_rx_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name)
315 {
316   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
317 }
318
319 static inline char *get_mig_task_name(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name, int stage)
320 {
321   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
322 }
323
324 static void launch_deferred_exec_process(msg_host_t host, double computation, double prio);
325
326 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
327 {
328   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
329
330   xbt_assert(argc == 4);
331   const char *vm_name = argv[1];
332   const char *src_pm_name  = argv[2];
333   const char *dst_pm_name  = argv[3];
334   msg_vm_t vm = MSG_get_host_by_name(vm_name);
335   msg_host_t src_pm = MSG_get_host_by_name(src_pm_name);
336   msg_host_t dst_pm = MSG_get_host_by_name(dst_pm_name);
337
338
339   s_ws_params_t params;
340   simcall_host_get_params(vm, &params);
341   const double xfer_cpu_overhead = params.xfer_cpu_overhead;
342
343
344   int need_exit = 0;
345
346   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
347   char *mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
348   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, 3);
349
350   for (;;) {
351     msg_task_t task = NULL;
352     MSG_task_recv(&task, mbox);
353     {
354       double received = MSG_task_get_data_size(task);
355       /* TODO: clean up */
356       // const double alpha = 0.22L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
357       launch_deferred_exec_process(vm, received * xfer_cpu_overhead, 1);
358     }
359
360     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
361       need_exit = 1;
362
363     MSG_task_destroy(task);
364
365     if (need_exit)
366       break;
367   }
368
369
370   /* deinstall the current affinity setting */
371   simcall_vm_set_affinity(vm, src_pm, 0);
372
373   simcall_vm_migrate(vm, dst_pm);
374   simcall_vm_resume(vm);
375
376   /* install the affinity setting of the VM on the destination pm */
377   {
378     msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
379
380     unsigned long affinity_mask = (unsigned long) xbt_dict_get_or_null_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) dst_pm, sizeof(msg_host_t));
381     simcall_vm_set_affinity(vm, dst_pm, affinity_mask);
382     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s", affinity_mask, MSG_host_get_name(dst_pm), MSG_host_get_name(vm));
383   }
384
385   {
386     char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, 4);
387
388     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, NULL);
389     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox_ctl);
390     xbt_assert(ret == MSG_OK);
391
392     xbt_free(task_name);
393   }
394
395
396   xbt_free(mbox);
397   xbt_free(mbox_ctl);
398   xbt_free(finalize_task_name);
399
400   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
401
402   return 0;
403 }
404
405 static void reset_dirty_pages(msg_vm_t vm)
406 {
407   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
408
409   char *key = NULL;
410   xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
411   dirty_page_t dp = NULL;
412   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
413     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(dp->task);
414     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
415     dp->prev_remaining = remaining;
416
417     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
418   }
419 }
420
421 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
422 {
423   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
424   priv->dp_enabled = 1;
425
426   reset_dirty_pages(vm);
427 }
428
429 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
430 {
431   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
432   priv->dp_enabled = 0;
433 }
434
435 #if 0
436 /* It might be natural that we define dp_rate for each task. But, we will also
437  * have to care about how each task behavior affects the memory update behavior
438  * at the operating system level. It may not be easy to model it with a simple algorithm. */
439 double calc_updated_pages(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
440 {
441     double computed = dp->prev_remaining - remaining;
442     double duration = clock - dp->prev_clock;
443     double updated = dp->task->dp_rate * computed;
444
445     XBT_INFO("%s@%s: computated %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
446         key, sg_host_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
447     XBT_INFO("%s@%s: updated %f bytes, %f Mbytes/s",
448         key, sg_host_name(vm), updated, updated / duration / 1000 / 1000);
449
450     return updated;
451 }
452 #endif
453
454 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
455 {
456   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
457   double duration = clock - dp->prev_clock;
458
459   XBT_DEBUG("%s@%s: computated %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
460       key, sg_host_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
461
462   return computed;
463 }
464
465 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
466 {
467   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
468   double total = 0;
469
470   char *key = NULL;
471   xbt_dict_cursor_t cursor = NULL;
472   dirty_page_t dp = NULL;
473   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
474     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(dp->task);
475    
476          double clock = MSG_get_clock();
477
478     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
479     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
480
481     dp->prev_remaining = remaining;
482     dp->prev_clock = clock;
483   }
484
485   total += priv->dp_updated_by_deleted_tasks;
486
487   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)",
488       stage_for_fancy_debug,
489       stage2_round_for_fancy_debug,
490       total, priv->dp_updated_by_deleted_tasks);
491
492
493
494   priv->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
495
496
497   return total;
498 }
499
500 // TODO Is this code redundant with the information provided by
501 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
502 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
503 {
504   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(host);
505   double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(task);
506   char *key = bprintf("%s-%lld", task->name, task->counter);
507
508   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
509   dp->task = task;
510
511   /* It should be okay that we add a task onto a migrating VM. */
512   if (priv->dp_enabled) {
513     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
514     dp->prev_remaining = remaining;
515   }
516
517   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key) == NULL);
518   xbt_dict_set(priv->dp_objs, key, dp, NULL);
519   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, sg_host_name(host), remaining, priv->dp_enabled);
520
521   xbt_free(key);
522 }
523
524 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
525 {
526   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(host);
527
528   char *key = bprintf("%s-%lld", task->name, task->counter);
529
530   dirty_page_t dp = xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key);
531   xbt_assert(dp->task == task);
532
533   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much
534    * computaion has been done until now, and keep the information for the
535    * lookup_() function that will called soon. */
536   if (priv->dp_enabled) {
537     double remaining = MSG_task_get_remaining_computation(task);
538     double clock = MSG_get_clock();
539     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
540     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
541
542     priv->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
543   }
544
545   xbt_dict_remove(priv->dp_objs, key);
546   xbt_free(dp);
547
548   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, sg_host_name(host));
549
550   xbt_free(key);
551 }
552
553
554 static int deferred_exec_fun(int argc, char *argv[])
555 {
556   xbt_assert(argc == 3);
557   const char *comp_str = argv[1];
558   double computaion = atof(comp_str);
559   const char *prio_str = argv[2];
560   double prio = atof(prio_str);
561
562   msg_task_t task = MSG_task_create("__task_deferred", computaion, 0, NULL);
563   // XBT_INFO("exec deferred %f", computaion);
564
565   /* dpt is the results of the VM activity */
566   MSG_task_set_priority(task, prio);
567   MSG_task_execute(task);
568
569
570
571   MSG_task_destroy(task);
572
573   return 0;
574 }
575
576 static void launch_deferred_exec_process(msg_host_t host, double computation, double prio)
577 {
578   char *pr_name = bprintf("__pr_deferred_exec_%s", MSG_host_get_name(host));
579
580   int nargvs = 4;
581   char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
582   argv[0] = pr_name;
583   argv[1] = bprintf("%f", computation);
584   argv[2] = bprintf("%f", prio);
585   argv[3] = NULL;
586
587   MSG_process_create_with_arguments(pr_name, deferred_exec_fun, NULL, host, nargvs - 1, argv);
588 }
589
590
591 static int task_tx_overhead_fun(int argc, char *argv[])
592 {
593   xbt_assert(argc == 2);
594   const char *mbox = argv[1];
595
596   int need_exit = 0;
597
598   // XBT_INFO("start %s", mbox);
599
600   for (;;) {
601     msg_task_t task = NULL;
602     MSG_task_recv(&task, mbox);
603
604     // XBT_INFO("task->name %s", task->name);
605
606     if (strcmp(task->name, "finalize_making_overhead") == 0)
607       need_exit = 1;
608
609     // XBT_INFO("exec");
610     // MSG_task_set_priority(task, 1000000);
611     MSG_task_execute(task);
612     MSG_task_destroy(task);
613
614     if (need_exit)
615       break;
616   }
617
618   // XBT_INFO("bye");
619
620   return 0;
621 }
622
623 static void start_overhead_process(msg_task_t comm_task)
624 {
625   char *pr_name = bprintf("__pr_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
626   char *mbox    = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
627
628   int nargvs = 3;
629   char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
630   argv[0] = pr_name;
631   argv[1] = mbox;
632   argv[2] = NULL;
633
634   // XBT_INFO("micro start: mbox %s", mbox);
635   MSG_process_create_with_arguments(pr_name, task_tx_overhead_fun, NULL, MSG_host_self(), nargvs - 1, argv);
636 }
637
638 static void shutdown_overhead_process(msg_task_t comm_task)
639 {
640   char *mbox = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
641
642   msg_task_t task = MSG_task_create("finalize_making_overhead", 0, 0, NULL);
643
644   // XBT_INFO("micro shutdown: mbox %s", mbox);
645   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
646   xbt_assert(ret == MSG_OK);
647
648   xbt_free(mbox);
649   // XBT_INFO("shutdown done");
650 }
651
652 static void request_overhead(msg_task_t comm_task, double computation)
653 {
654   char *mbox = bprintf("__mb_task_tx_overhead_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
655
656   msg_task_t task = MSG_task_create("micro", computation, 0, NULL);
657
658   // XBT_INFO("req overhead");
659   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
660   xbt_assert(ret == MSG_OK);
661
662   xbt_free(mbox);
663 }
664
665 /* alpha is (floating_operations / bytes).
666  *
667  * When actual migration traffic was 32 mbytes/s, we observed the CPU
668  * utilization of the main thread of the Qemu process was 10 %. 
669  *   alpha = 0.1 * C / (32 * 1024 * 1024)
670  * where the CPU capacity of the PM is C flops/s.
671  *
672  * */
673 static void task_send_bounded_with_cpu_overhead(msg_task_t comm_task, char *mbox, double mig_speed, double alpha)
674 {
675   const double chunk_size = 1024 * 1024 * 10;
676   double remaining = MSG_task_get_data_size(comm_task);
677
678   start_overhead_process(comm_task);
679
680
681   while (remaining > 0) {
682     double data_size = chunk_size;
683     if (remaining < chunk_size)
684       data_size = remaining;
685
686     remaining -= data_size;
687
688     // XBT_INFO("remaining %f bytes", remaining);
689
690
691     double clock_sta = MSG_get_clock();
692
693     /* create a micro task */
694     {
695       char *mtask_name = bprintf("__micro_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
696       msg_task_t mtask = MSG_task_create(mtask_name, 0, data_size, NULL);
697
698       request_overhead(comm_task, data_size * alpha);
699
700       msg_error_t ret = MSG_task_send(mtask, mbox);
701       xbt_assert(ret == MSG_OK);
702
703       xbt_free(mtask_name);
704     }
705
706 #if 0
707     {
708       /* In the real world, sending data involves small CPU computation. */
709       char *mtask_name = bprintf("__micro_%s", MSG_task_get_name(comm_task));
710       msg_task_t mtask = MSG_task_create(mtask_name, data_size * alpha, data_size, NULL);
711       MSG_task_execute(mtask);
712       MSG_task_destroy(mtask);
713       xbt_free(mtask_name);
714     }
715 #endif
716    
717     /* TODO */
718
719     double clock_end = MSG_get_clock();
720
721
722     if (mig_speed > 0) {
723       /*
724        * (max bandwidth) > data_size / ((elapsed time) + time_to_sleep)
725        *
726        * Thus, we get
727        *   time_to_sleep > data_size / (max bandwidth) - (elapsed time)
728        *
729        * If time_to_sleep is smaller than zero, the elapsed time was too big. We
730        * do not need a micro sleep.
731        **/
732       double time_to_sleep = data_size / mig_speed - (clock_end - clock_sta);
733       if (time_to_sleep > 0)
734         MSG_process_sleep(time_to_sleep);
735
736
737       //XBT_INFO("duration %f", clock_end - clock_sta);
738       //XBT_INFO("time_to_sleep %f", time_to_sleep);
739     }
740   }
741
742   // XBT_INFO("%s", MSG_task_get_name(comm_task));
743   shutdown_overhead_process(comm_task);
744
745 }
746
747
748 #if 0
749 static void make_cpu_overhead_of_data_transfer(msg_task_t comm_task, double init_comm_size)
750 {
751   double prev_remaining = init_comm_size;
752
753   for (;;) {
754     double remaining = MSG_task_get_remaining_communication(comm_task);
755     if (remaining == 0)
756       need_exit = 1;
757
758     double sent = prev_remaining - remaining;
759     double comp_size = sent * overhead;
760
761
762     char *comp_task_name = bprintf("__sender_overhead%s", MSG_task_get_name(comm_task));
763     msg_task_t comp_task = MSG_task_create(comp_task_name, comp_size, 0, NULL);
764     MSG_task_execute(comp_task);
765     MSG_task_destroy(comp_task);
766
767     if (need_exit)
768       break;
769
770     prev_remaining = remaining;
771
772   }
773
774   xbt_free(comp_task_name);
775 }
776 #endif
777
778 // #define USE_MICRO_TASK 1
779
780 #if 0
781 // const double alpha = 0.1L * 1.0E8 / (32L * 1024 * 1024);
782 // const double alpha = 0.25L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
783 // const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
784 // const double alpha = 0.25L * 1.0E8 / (85L * 1024 * 1024);
785 // const double alpha = 0.32L * 1.0E8 / (24L * 1024 * 1024);   // makes super good values for 32 mbytes/s
786 //const double alpha = 0.32L * 1.0E8 / (32L * 1024 * 1024);
787 // const double alpha = 0.56L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
788 ////const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
789 // const double alpha = 0.56L * 1.0E8 / (90L * 1024 * 1024);
790 // const double alpha = 0.66L * 1.0E8 / (90L * 1024 * 1024);
791 // const double alpha = 0.20L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
792
793 /* CPU 22% when 80Mbyte/s */
794 const double alpha = 0.22L * 1.0E8 / (80L * 1024 * 1024);
795 #endif
796
797
798 static void send_migration_data(const char *vm_name, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name,
799     sg_size_t size, char *mbox, int stage, int stage2_round, double mig_speed, double xfer_cpu_overhead)
800 {
801   char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, stage);
802   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, size, NULL);
803
804   /* TODO: clean up */
805
806   double clock_sta = MSG_get_clock();
807
808 #ifdef USE_MICRO_TASK
809
810   task_send_bounded_with_cpu_overhead(task, mbox, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
811
812 #else
813   msg_error_t ret;
814   if (mig_speed > 0)
815     ret = MSG_task_send_bounded(task, mbox, mig_speed);
816   else
817     ret = MSG_task_send(task, mbox);
818   xbt_assert(ret == MSG_OK);
819 #endif
820
821   double clock_end = MSG_get_clock();
822   double duration = clock_end - clock_sta;
823   double actual_speed = size / duration;
824 #ifdef USE_MICRO_TASK
825   double cpu_utilization = size * xfer_cpu_overhead / duration / 1.0E8;
826 #else
827   double cpu_utilization = 0;
828 #endif
829
830
831
832
833   if (stage == 2){
834     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f) cpu %f", stage, stage2_round, size, duration, actual_speed, mig_speed, cpu_utilization);}
835   else{
836     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f) cpu %f", stage, size, duration, actual_speed, mig_speed, cpu_utilization);
837   }
838
839   xbt_free(task_name);
840
841
842
843 #ifdef USE_MICRO_TASK
844   /* The name of a micro task starts with __micro, which does not match the
845    * special name that finalizes the receiver loop. Thus, we send the special task.
846    **/
847   {
848     if (stage == 3) {
849       char *task_name = get_mig_task_name(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, stage);
850       msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, NULL);
851       msg_error_t ret = MSG_task_send(task, mbox);
852       xbt_assert(ret == MSG_OK);
853       xbt_free(task_name);
854     }
855   }
856 #endif
857 }
858
859 static double get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
860 {
861   double updated_size = computed * dp_rate;
862   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
863   if (updated_size > dp_cap) {
864     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size, dp_cap);
865     updated_size = dp_cap;
866   }
867
868   return updated_size;
869 }
870
871 static double send_stage1(msg_host_t vm, const char *src_pm_name, const char *dst_pm_name,
872     sg_size_t ramsize, double mig_speed, double xfer_cpu_overhead, double dp_rate, double dp_cap, double dpt_cpu_overhead)
873 {
874   const char *vm_name = MSG_host_get_name(vm);
875   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
876
877   // const long chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100;
878   const sg_size_t chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100000;
879   sg_size_t remaining = ramsize;
880   double computed_total = 0;
881
882   while (remaining > 0) {
883     sg_size_t datasize = chunksize;
884     if (remaining < chunksize)
885       datasize = remaining;
886
887     remaining -= datasize;
888
889     send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, datasize, mbox, 1, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
890     double computed = lookup_computed_flop_counts(vm, 1, 0);
891     computed_total += computed;
892
893     // {
894     //   double updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
895
896     //   double overhead = dpt_cpu_overhead * updated_size;
897     //   launch_deferred_exec_process(vm, overhead, 10000);
898     // }
899   }
900   xbt_free(mbox);
901   return computed_total;
902 }
903
904
905
906 static double get_threshold_value(double bandwidth, double max_downtime)
907 {
908   /* This value assumes the network link is 1Gbps. */
909   // double threshold = max_downtime * 125 * 1024 * 1024;
910   double threshold = max_downtime * bandwidth;
911
912   return threshold;
913 }
914
915 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
916 {
917   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
918
919   xbt_assert(argc == 4);
920   const char *vm_name = argv[1];
921   const char *src_pm_name  = argv[2];
922   const char *dst_pm_name  = argv[3];
923   msg_vm_t vm = MSG_get_host_by_name(vm_name);
924
925
926   s_ws_params_t params;
927   simcall_host_get_params(vm, &params);
928   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
929   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
930   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
931   const int skip_stage2     = params.skip_stage2;
932   const double dp_rate      = params.dp_rate;
933   const double dp_cap       = params.dp_cap;
934   const double mig_speed    = params.mig_speed;
935   const double xfer_cpu_overhead = params.xfer_cpu_overhead;
936   const double dpt_cpu_overhead = params.dpt_cpu_overhead;
937
938   double remaining_size = ramsize + devsize;
939
940   double max_downtime = params.max_downtime;
941   if (max_downtime == 0) {
942     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
943     max_downtime = 0.03;
944   }
945
946   double threshold = 0.00001; /* TODO: cleanup */
947
948   /* setting up parameters has done */
949
950
951   if (ramsize == 0)
952     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
953
954   char *mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
955
956   XBT_INFO("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
957
958   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
959   start_dirty_page_tracking(vm);
960
961   double computed_during_stage1 = 0;
962   if (!skip_stage1) {
963     // send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, ramsize, mbox, 1, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
964
965     /* send ramsize, but split it */
966     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
967
968     computed_during_stage1 = send_stage1(vm, src_pm_name, dst_pm_name, ramsize, mig_speed, xfer_cpu_overhead, dp_rate, dp_cap, dpt_cpu_overhead);
969     remaining_size -= ramsize;
970
971     double clock_post_send = MSG_get_clock();
972     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
973     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
974     XBT_INFO("actual banwdidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
975   }
976
977
978   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states
979    * becomes smaller than the threshold value. */
980   if (skip_stage2)
981     goto stage3;
982   if (max_downtime == 0) {
983     XBT_WARN("no max_downtime parameter, skip stage2");
984     goto stage3;
985   }
986
987
988   int stage2_round = 0;
989   for (;;) {
990
991     double updated_size = 0;
992     if (stage2_round == 0)  {
993       /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
994       updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
995     } else {
996       double computed = lookup_computed_flop_counts(vm, 2, stage2_round);
997       updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
998     }
999
1000     XBT_INFO("mig-stage 2:%d updated_size %f computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f",
1001         stage2_round, updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
1002
1003
1004     // if (stage2_round != 0) {
1005     //   /* during stage1, we have already created overhead tasks */
1006     //   double overhead = dpt_cpu_overhead * updated_size;
1007     //   XBT_DEBUG("updated %f overhead %f", updated_size, overhead);
1008     //   launch_deferred_exec_process(vm, overhead, 10000);
1009     // }
1010
1011
1012     {
1013       remaining_size += updated_size;
1014
1015       XBT_INFO("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round,
1016           remaining_size, (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
1017
1018       if (remaining_size < threshold)
1019         break;
1020     }
1021
1022     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
1023
1024     send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, updated_size, mbox, 2, stage2_round, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
1025
1026     double clock_post_send = MSG_get_clock();
1027
1028     double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
1029     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
1030     XBT_INFO("actual banwdidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
1031
1032
1033
1034
1035
1036
1037
1038     remaining_size -= updated_size;
1039     stage2_round += 1;
1040   }
1041
1042
1043 stage3:
1044   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
1045   XBT_INFO("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
1046   simcall_vm_suspend(vm);
1047   stop_dirty_page_tracking(vm);
1048
1049   send_migration_data(vm_name, src_pm_name, dst_pm_name, remaining_size, mbox, 3, 0, mig_speed, xfer_cpu_overhead);
1050
1051   xbt_free(mbox);
1052
1053   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
1054
1055   return 0;
1056 }
1057
1058
1059
1060 static void do_migration(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
1061 {
1062   char *mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1063
1064   {
1065     char *pr_name = get_mig_process_rx_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1066     int nargvs = 5;
1067     char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
1068     argv[0] = pr_name;
1069     argv[1] = xbt_strdup(sg_host_name(vm));
1070     argv[2] = xbt_strdup(sg_host_name(src_pm));
1071     argv[3] = xbt_strdup(sg_host_name(dst_pm));
1072     argv[4] = NULL;
1073
1074     MSG_process_create_with_arguments(pr_name, migration_rx_fun, NULL, dst_pm, nargvs - 1, argv);
1075   }
1076
1077   {
1078     char *pr_name = get_mig_process_tx_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm));
1079     int nargvs = 5;
1080     char **argv = xbt_new(char *, nargvs);
1081     argv[0] = pr_name;
1082     argv[1] = xbt_strdup(sg_host_name(vm));
1083     argv[2] = xbt_strdup(sg_host_name(src_pm));
1084     argv[3] = xbt_strdup(sg_host_name(dst_pm));
1085     argv[4] = NULL;
1086     MSG_process_create_with_arguments(pr_name, migration_tx_fun, NULL, src_pm, nargvs - 1, argv);
1087   }
1088
1089   /* wait until the migration have finished */
1090   {
1091     msg_task_t task = NULL;
1092     msg_error_t ret = MSG_task_recv(&task, mbox_ctl);
1093
1094     xbt_assert(ret == MSG_OK);
1095
1096     char *expected_task_name = get_mig_task_name(sg_host_name(vm), sg_host_name(src_pm), sg_host_name(dst_pm), 4);
1097     xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
1098     xbt_free(expected_task_name);
1099     MSG_task_destroy(task);
1100   }
1101
1102   xbt_free(mbox_ctl);
1103 }
1104
1105
1106 /** @brief Migrate the VM to the given host.
1107  *  @ingroup msg_VMs
1108  *
1109  * FIXME: No migration cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a
1110  * MSG_task_send() before or after, depending on whether you want to do cold or hot
1111  * migration.
1112  */
1113 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t new_pm)
1114 {
1115   /* some thoughts:
1116    * - One approach is ...
1117    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination
1118    *   physical host. The destination VM will receive the state of the source
1119    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
1120    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
1121    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM,
1122    *     consuming resources.
1123    *   - We have to relocate all processes. The existing process migraion code
1124    *     will work for this?
1125    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky
1126    *     for the destination VM?
1127    *
1128    * - Another one is ...
1129    *   We update the information of the given VM to place it to the destination
1130    *   physical host.
1131    *
1132    * The second one would be easier.
1133    *   
1134    */
1135
1136   msg_host_t old_pm = simcall_vm_get_pm(vm);
1137
1138   if (simcall_vm_get_state(vm) != SURF_VM_STATE_RUNNING)
1139     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is not running", sg_host_name(vm));
1140
1141   do_migration(vm, old_pm, new_pm);
1142
1143
1144
1145   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", vm->key, old_pm->key, new_pm->key);
1146
1147   #ifdef HAVE_TRACING
1148   TRACE_msg_vm_change_host(vm, old_pm, new_pm);
1149   #endif
1150 }
1151
1152
1153 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
1154  *  @ingroup msg_VMs
1155  *
1156  * This function stops the exection of the VM. All the processes on this VM
1157  * will pause. The state of the VM is perserved. We can later resume it again.
1158  *
1159  * No suspension cost occurs.
1160  */
1161 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
1162 {
1163   simcall_vm_suspend(vm);
1164
1165   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
1166
1167   #ifdef HAVE_TRACING
1168   TRACE_msg_vm_suspend(vm);
1169   #endif
1170 }
1171
1172
1173 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
1174  *  @ingroup msg_VMs
1175  *
1176  * No resume cost occurs.
1177  */
1178 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
1179 {
1180   simcall_vm_resume(vm);
1181
1182   #ifdef HAVE_TRACING
1183   TRACE_msg_vm_resume(vm);
1184   #endif
1185 }
1186
1187
1188 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
1189  *  @ingroup msg_VMs
1190  *
1191  * This function stops the exection of the VM. All the processes on this VM
1192  * will pause. The state of the VM is perserved. We can later resume it again.
1193  *
1194  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to
1195  * use a \ref MSG_file_write() before or after, depending on the exact semantic
1196  * of VM save to you.
1197  */
1198 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
1199 {
1200   simcall_vm_save(vm);
1201   #ifdef HAVE_TRACING
1202   TRACE_msg_vm_save(vm);
1203   #endif
1204 }
1205
1206 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
1207  *  @ingroup msg_VMs
1208  *
1209  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to
1210  * use a \ref MSG_file_read() before or after, depending on the exact semantic
1211  * of VM restore to you.
1212  */
1213 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
1214 {
1215   simcall_vm_restore(vm);
1216
1217   #ifdef HAVE_TRACING
1218   TRACE_msg_vm_restore(vm);
1219   #endif
1220 }
1221
1222
1223 /** @brief Get the physical host of a given VM.
1224  *  @ingroup msg_VMs
1225  */
1226 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
1227 {
1228   return simcall_vm_get_pm(vm);
1229 }
1230
1231
1232 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
1233  *  @ingroup msg_VMs
1234  *
1235  * 1.
1236  * Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
1237  *
1238  * For example,
1239  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
1240  *  On VM0, there is Task2.
1241  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
1242  * Then, 
1243  *  Task1\@PM0 gets 50%.
1244  *  Task2\@VM0 gets 25%.
1245  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
1246  *
1247  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a
1248  * task on the VM does not affect the bound of the dummy CPU action. The bound
1249  * of the dummy CPU action is unlimited.
1250  *
1251  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound
1252  * of the dummy CPU action automatically. It should be the sum of all tasks on
1253  * the VM. But, this solution might be costy, because we have to scan all tasks
1254  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of
1255  * task execution.
1256  *
1257  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to
1258  * directly set the bound of the dummy CPU action.
1259  *
1260  *
1261  * 2.
1262  * Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has
1263  * multiple CPU cores, the CPU share of a computation task (or a VM) never
1264  * exceeds the capacity of a CPU core.
1265  */
1266 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
1267 {
1268         return simcall_vm_set_bound(vm, bound);
1269 }
1270
1271
1272 /** @brief Set the CPU affinity of a given VM.
1273  *  @ingroup msg_VMs
1274  *
1275  * This function changes the CPU affinity of a given VM. Usage is the same as
1276  * MSG_task_set_affinity(). See the MSG_task_set_affinity() for details.
1277  */
1278 void MSG_vm_set_affinity(msg_vm_t vm, msg_host_t pm, unsigned long mask)
1279 {
1280   msg_host_priv_t priv = msg_host_resource_priv(vm);
1281
1282   if (mask == 0)
1283     xbt_dict_remove_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) pm, sizeof(pm));
1284   else
1285     xbt_dict_set_ext(priv->affinity_mask_db, (char *) pm, sizeof(pm), (void *) mask, NULL);
1286
1287   msg_host_t pm_now = MSG_vm_get_pm(vm);
1288   if (pm_now == pm) {
1289     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s", mask, MSG_host_get_name(pm), MSG_host_get_name(vm));
1290     simcall_vm_set_affinity(vm, pm, mask);
1291   } else
1292     XBT_INFO("set affinity(0x%04lx@%s) for %s (not active now)", mask, MSG_host_get_name(pm), MSG_host_get_name(vm));
1293 }