src/surf/surf.c

   1 /* Copyright (c) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include <ctype.h>
   8
   9 #include "surf_private.h"
  10 #include "xbt/module.h"
  11 #include "mc/mc.h"
  12 #include "surf/surf_resource.h"
  13
  14 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_kernel, surf,
  15                                 "Logging specific to SURF (kernel)");
  16
  17 /* Additional declarations for Windows portability. */
  18
  19 #ifndef MAX_DRIVE
  20 #define MAX_DRIVE 26
  21 #endif
  22
  23 #ifdef _XBT_WIN32
  24 #include <windows.h>
  25 static const char *disk_drives_letter_table[MAX_DRIVE] = {
  26   "A:\\",
  27   "B:\\",
  28   "C:\\",
  29   "D:\\",
  30   "E:\\",
  31   "F:\\",
  32   "G:\\",
  33   "H:\\",
  34   "I:\\",
  35   "J:\\",
  36   "K:\\",
  37   "L:\\",
  38   "M:\\",
  39   "N:\\",
  40   "O:\\",
  41   "P:\\",
  42   "Q:\\",
  43   "R:\\",
  44   "S:\\",
  45   "T:\\",
  46   "U:\\",
  47   "V:\\",
  48   "W:\\",
  49   "X:\\",
  50   "Y:\\",
  51   "Z:\\"
  52 };
  53 #endif                          /* #ifdef _XBT_WIN32 */
  54
  55 /*
  56  * Returns the initial path. On Windows the initial path is
  57  * the current directory for the current process in the other
  58  * case the function returns "./" that represents the current
  59  * directory on Unix/Linux platforms.
  60  */
  61
  62 const char *__surf_get_initial_path(void)
  63 {
  64
  65 #ifdef _XBT_WIN32
  66   unsigned i;
  67   char current_directory[MAX_PATH + 1] = { 0 };
  68   unsigned int len = GetCurrentDirectory(MAX_PATH + 1, current_directory);
  69   char root[4] = { 0 };
  70
  71   if (!len)
  72     return NULL;
  73
  74   strncpy(root, current_directory, 3);
  75
  76   for (i = 0; i < MAX_DRIVE; i++) {
  77     if (toupper(root[0]) == disk_drives_letter_table[i][0])
  78       return disk_drives_letter_table[i];
  79   }
  80
  81   return NULL;
  82 #else
  83   return "./";
  84 #endif
  85 }
  86
  87 /* The __surf_is_absolute_file_path() returns 1 if
  88  * file_path is a absolute file path, in the other
  89  * case the function returns 0.
  90  */
  91 int __surf_is_absolute_file_path(const char *file_path)
  92 {
  93 #ifdef _XBT_WIN32
  94   WIN32_FIND_DATA wfd = { 0 };
  95   HANDLE hFile = FindFirstFile(file_path, &wfd);
  96
  97   if (INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)
  98     return 0;
  99
 100   FindClose(hFile);
 101   return 1;
 102 #else
 103   return (file_path[0] == '/');
 104 #endif
 105 }
 106
 107 double NOW = 0;
 108
 109 xbt_dynar_t model_list = NULL;
 110 tmgr_history_t history = NULL;
 111 lmm_system_t maxmin_system = NULL;
 112 xbt_dynar_t surf_path = NULL;
 113
 114 /* Don't forget to update the option description in smx_config when you change this */
 115 s_surf_model_description_t surf_network_model_description[] = {
 116   {"LV08",
 117    "Realistic network analytic model (slow-start modeled by multiplying latency by 10.4, bandwidth by .92; bottleneck sharing uses a payload of S=8775 for evaluating RTT). ",
 118    surf_network_model_init_LegrandVelho},
 119   {"Constant",
 120    "Simplistic network model where all communication take a constant time (one second). This model provides the lowest realism, but is (marginally) faster.",
 121    surf_network_model_init_Constant},
 122   {"SMPI",
 123    "Realistic network model specifically tailored for HPC settings (accurate modeling of slow start with correction factors on three intervals: < 1KiB, < 64 KiB, >= 64 KiB)",
 124    surf_network_model_init_SMPI},
 125   {"CM02",
 126    "Legacy network analytic model (Very similar to LV08, but without corrective factors. The timings of small messages are thus poorly modeled).",
 127    surf_network_model_init_CM02},
 128 #ifdef HAVE_GTNETS
 129   {"GTNets",
 130    "Network pseudo-model using the GTNets simulator instead of an analytic model",
 131    surf_network_model_init_GTNETS},
 132 #endif
 133 #ifdef HAVE_NS3
 134   {"NS3",
 135    "Network pseudo-model using the NS3 tcp model instead of an analytic model",
 136         surf_network_model_init_NS3},
 137 #endif
 138   {"Reno",
 139    "Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of lmm_solve (experts only; check the code for more info).",
 140    surf_network_model_init_Reno},
 141   {"Reno2",
 142    "Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of lmm_solve (experts only; check the code for more info).",
 143    surf_network_model_init_Reno2},
 144   {"Vegas",
 145    "Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of lmm_solve (experts only; check the code for more info).",
 146    surf_network_model_init_Vegas},
 147   {NULL, NULL, NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 148 };
 149
 150 s_surf_model_description_t surf_cpu_model_description[] = {
 151   {"Cas01",
 152    "Simplistic CPU model (time=size/power).",
 153    surf_cpu_model_init_Cas01},
 154   {NULL, NULL,  NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 155 };
 156
 157 s_surf_model_description_t surf_workstation_model_description[] = {
 158   {"default",
 159    "Default workstation model. Currently, CPU:Cas01 and network:LV08 (with cross traffic enabled)",
 160    surf_workstation_model_init_current_default},
 161   {"compound",
 162    "Workstation model that is automatically chosen if you change the network and CPU models",
 163    surf_workstation_model_init_compound},
 164   {"ptask_L07", "Workstation model somehow similar to Cas01+CM02 but allowing parallel tasks",
 165    surf_workstation_model_init_ptask_L07},
 166   {NULL, NULL, NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 167 };
 168
 169 s_surf_model_description_t surf_optimization_mode_description[] = {
 170   {"Lazy",
 171    "Lazy action management (partial invalidation in lmm + heap in action remaining).",
 172    NULL},
 173   {"TI",
 174    "Trace integration. Highly optimized mode when using availability traces (only available for the Cas01 CPU model for now).",
 175     NULL},
 176   {"Full",
 177    "Full update of remaining and variables. Slow but may be useful when debugging.",
 178    NULL},
 179   {NULL, NULL, NULL}      /* this array must be NULL terminated */
 180 };
 181
 182 #ifdef CONTEXT_THREADS
 183 static xbt_parmap_t surf_parmap = NULL; /* parallel map on models */
 184 #endif
 185
 186 static int surf_nthreads = 1;    /* number of threads of the parmap (1 means no parallelism) */
 187 static double *surf_mins = NULL; /* return value of share_resources for each model */
 188 static int surf_min_index;       /* current index in surf_mins */
 189 static double min;               /* duration determined by surf_solve */
 190
 191 static void surf_share_resources(surf_model_t model);
 192 static void surf_update_actions_state(surf_model_t model);
 193
 194 /** Displays the long description of all registered models, and quit */
 195 void model_help(const char *category, s_surf_model_description_t * table)
 196 {
 197   int i;
 198   printf("Long description of the %s models accepted by this simulator:\n",
 199          category);
 200   for (i = 0; table[i].name; i++)
 201     printf("  %s: %s\n", table[i].name, table[i].description);
 202 }
 203
 204 int find_model_description(s_surf_model_description_t * table,
 205                            const char *name)
 206 {
 207   int i;
 208   char *name_list = NULL;
 209
 210   for (i = 0; table[i].name; i++)
 211     if (!strcmp(name, table[i].name)) {
 212       return i;
 213     }
 214   name_list = strdup(table[0].name);
 215   for (i = 1; table[i].name; i++) {
 216     name_list =
 217         xbt_realloc(name_list,
 218                     strlen(name_list) + strlen(table[i].name) + 3);
 219     strcat(name_list, ", ");
 220     strcat(name_list, table[i].name);
 221   }
 222   xbt_die("Model '%s' is invalid! Valid models are: %s.", name, name_list);
 223   return -1;
 224 }
 225
 226 double generic_maxmin_share_resources(xbt_swag_t running_actions,
 227                                       size_t offset,
 228                                       lmm_system_t sys,
 229                                       void (*solve) (lmm_system_t))
 230 {
 231   surf_action_t action = NULL;
 232   double min = -1;
 233   double value = -1;
 234 #define VARIABLE(action) (*((lmm_variable_t*)(((char *) (action)) + (offset))))
 235
 236   solve(sys);
 237
 238   xbt_swag_foreach(action, running_actions) {
 239     value = lmm_variable_getvalue(VARIABLE(action));
 240     if ((value > 0) || (action->max_duration >= 0))
 241       break;
 242   }
 243
 244   if (!action)
 245     return -1.0;
 246
 247   if (value > 0) {
 248     if (action->remains > 0)
 249       min = action->remains / value;
 250     else
 251       min = 0.0;
 252     if ((action->max_duration >= 0) && (action->max_duration < min))
 253       min = action->max_duration;
 254   } else
 255     min = action->max_duration;
 256
 257
 258   for (action = xbt_swag_getNext(action, running_actions->offset);
 259        action;
 260        action = xbt_swag_getNext(action, running_actions->offset)) {
 261     value = lmm_variable_getvalue(VARIABLE(action));
 262     if (value > 0) {
 263       if (action->remains > 0)
 264         value = action->remains / value;
 265       else
 266         value = 0.0;
 267       if (value < min) {
 268         min = value;
 269         XBT_DEBUG("Updating min (value) with %p: %f", action, min);
 270       }
 271     }
 272     if ((action->max_duration >= 0) && (action->max_duration < min)) {
 273       min = action->max_duration;
 274       XBT_DEBUG("Updating min (duration) with %p: %f", action, min);
 275     }
 276   }
 277   XBT_DEBUG("min value : %f", min);
 278
 279 #undef VARIABLE
 280   return min;
 281 }
 282
 283 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_cpu);
 284 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_kernel);
 285 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_lagrange);
 286 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_lagrange_dichotomy);
 287 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_maxmin);
 288 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_network);
 289 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_trace);
 290 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_parse);
 291 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_timer);
 292 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_workstation);
 293 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_config);
 294 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_route);
 295
 296 #ifdef HAVE_GTNETS
 297 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_network_gtnets);
 298 #endif
 299
 300 void surf_init(int *argc, char **argv)
 301 {
 302         XBT_DEBUG("Create all Libs");
 303         host_lib = xbt_lib_new();
 304         link_lib = xbt_lib_new();
 305         as_router_lib = xbt_lib_new();
 306
 307         XBT_DEBUG("ADD ROUTING LEVEL");
 308         ROUTING_HOST_LEVEL = xbt_lib_add_level(host_lib,xbt_free);
 309         ROUTING_ASR_LEVEL  = xbt_lib_add_level(as_router_lib,xbt_free);
 310
 311         XBT_DEBUG("ADD SURF LEVELS");
 312         SURF_CPU_LEVEL = xbt_lib_add_level(host_lib,surf_resource_free);
 313         SURF_WKS_LEVEL = xbt_lib_add_level(host_lib,surf_resource_free);
 314         SURF_LINK_LEVEL = xbt_lib_add_level(link_lib,surf_resource_free);
 315
 316   /* Connect our log channels: that must be done manually under windows */
 317   XBT_LOG_CONNECT(surf_cpu, surf);
 318   XBT_LOG_CONNECT(surf_kernel, surf);
 319   XBT_LOG_CONNECT(surf_lagrange, surf);
 320   XBT_LOG_CONNECT(surf_lagrange_dichotomy, surf_lagrange);
 321   XBT_LOG_CONNECT(surf_maxmin, surf);
 322   XBT_LOG_CONNECT(surf_network, surf);
 323   XBT_LOG_CONNECT(surf_trace, surf);
 324   XBT_LOG_CONNECT(surf_parse, surf);
 325   XBT_LOG_CONNECT(surf_timer, surf);
 326   XBT_LOG_CONNECT(surf_workstation, surf);
 327   XBT_LOG_CONNECT(surf_config, surf);
 328   XBT_LOG_CONNECT(surf_route, surf);
 329
 330 #ifdef HAVE_GTNETS
 331   XBT_LOG_CONNECT(surf_network_gtnets, surf);
 332 #endif
 333
 334   xbt_init(argc, argv);
 335   if (!model_list)
 336     model_list = xbt_dynar_new(sizeof(surf_model_private_t), NULL);
 337   if (!history)
 338     history = tmgr_history_new();
 339
 340   surf_config_init(argc, argv);
 341   surf_action_init();
 342   if (MC_IS_ENABLED)
 343     MC_memory_init();
 344 }
 345
 346 #ifdef _XBT_WIN32
 347 # define FILE_DELIM "\\"
 348 #else
 349 # define FILE_DELIM "/"         /* FIXME: move to better location */
 350 #endif
 351
 352 FILE *surf_fopen(const char *name, const char *mode)
 353 {
 354   unsigned int cpt;
 355   char *path_elm = NULL;
 356   char *buff;
 357   FILE *file = NULL;
 358
 359   xbt_assert(name);
 360
 361   if (__surf_is_absolute_file_path(name))       /* don't mess with absolute file names */
 362     return fopen(name, mode);
 363
 364   /* search relative files in the path */
 365   xbt_dynar_foreach(surf_path, cpt, path_elm) {
 366     buff = bprintf("%s" FILE_DELIM "%s", path_elm, name);
 367     file = fopen(buff, mode);
 368     free(buff);
 369
 370     if (file)
 371       return file;
 372   }
 373   return NULL;
 374 }
 375
 376 void surf_exit(void)
 377 {
 378   unsigned int iter;
 379   surf_model_t model = NULL;
 380
 381   surf_config_finalize();
 382
 383   xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model)
 384       model->model_private->finalize();
 385   xbt_dynar_free(&model_list);
 386   routing_exit();
 387
 388   if (maxmin_system) {
 389     lmm_system_free(maxmin_system);
 390     maxmin_system = NULL;
 391   }
 392   if (history) {
 393     tmgr_history_free(history);
 394     history = NULL;
 395   }
 396   surf_action_exit();
 397
 398 #ifdef CONTEXT_THREADS
 399   xbt_parmap_destroy(surf_parmap);
 400   xbt_free(surf_mins);
 401 #endif
 402
 403   xbt_dynar_free(&surf_path);
 404
 405   xbt_lib_free(&host_lib);
 406   xbt_lib_free(&link_lib);
 407   xbt_lib_free(&as_router_lib);
 408
 409
 410   tmgr_finalize();
 411   surf_parse_lex_destroy();
 412   surf_parse_free_callbacks();
 413
 414   NOW = 0;                      /* Just in case the user plans to restart the simulation afterward */
 415 }
 416
 417 void surf_presolve(void)
 418 {
 419   double next_event_date = -1.0;
 420   tmgr_trace_event_t event = NULL;
 421   double value = -1.0;
 422   surf_resource_t resource = NULL;
 423   surf_model_t model = NULL;
 424   unsigned int iter;
 425
 426   XBT_DEBUG
 427       ("First Run! Let's \"purge\" events and put models in the right state");
 428   while ((next_event_date = tmgr_history_next_date(history)) != -1.0) {
 429     if (next_event_date > NOW)
 430       break;
 431     while ((event =
 432             tmgr_history_get_next_event_leq(history, next_event_date,
 433                                             &value,
 434                                             (void **) &resource))) {
 435       resource->model->model_private->update_resource_state(resource,
 436                                                             event, value,
 437                                                             NOW);
 438     }
 439   }
 440   xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model)
 441       model->model_private->update_actions_state(NOW, 0.0);
 442 }
 443
 444 double surf_solve(double max_date)
 445 {
 446   min = -1.0; /* duration */
 447   double next_event_date = -1.0;
 448   double model_next_action_end = -1.0;
 449   double value = -1.0;
 450   surf_resource_t resource = NULL;
 451   surf_model_t model = NULL;
 452   tmgr_trace_event_t event = NULL;
 453   unsigned int iter;
 454
 455   if (max_date != -1.0 && max_date != NOW) {
 456     min = max_date - NOW;
 457   }
 458
 459   XBT_DEBUG("Looking for next action end for all models except NS3");
 460
 461   if (surf_mins == NULL) {
 462     surf_mins = xbt_new(double, xbt_dynar_length(model_list));
 463   }
 464   surf_min_index = 0;
 465
 466   if (surf_get_nthreads() > 1) {
 467     /* parallel version */
 468     xbt_parmap_apply(surf_parmap, (void_f_pvoid_t) surf_share_resources, model_list);
 469   }
 470   else {
 471     /* sequential version */
 472     xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model) {
 473       surf_share_resources(model);
 474     }
 475   }
 476
 477   unsigned i;
 478   for (i = 0; i < xbt_dynar_length(model_list); i++) {
 479     if ((min < 0.0 || surf_mins[i] < min)
 480         && surf_mins[i] >= 0.0) {
 481       min = surf_mins[i];
 482     }
 483   }
 484
 485   XBT_DEBUG("Min for resources (remember that NS3 dont update that value) : %f", min);
 486
 487   XBT_DEBUG("Looking for next trace event");
 488
 489   do {
 490     XBT_DEBUG("Next TRACE event : %f", next_event_date);
 491
 492     next_event_date = tmgr_history_next_date(history);
 493
 494     if(surf_network_model->name && !strcmp(surf_network_model->name,"network NS3")){
 495       if(next_event_date!=-1.0 && min!=-1.0) {
 496         min = MIN(next_event_date - NOW, min);
 497       } else{
 498         min = MAX(next_event_date - NOW, min);
 499       }
 500
 501       XBT_DEBUG("Run for NS3 at most %f", min);
 502       // run until min or next flow
 503       model_next_action_end = surf_network_model->model_private->share_resources(min);
 504
 505       XBT_DEBUG("Min for NS3 : %f", model_next_action_end);
 506       if(model_next_action_end>=0.0)
 507         min = model_next_action_end;
 508     }
 509
 510     if (next_event_date == -1.0) {
 511         XBT_DEBUG("no next TRACE event. Stop searching for it");
 512         break;
 513     }
 514
 515     if ((min != -1.0) && (next_event_date > NOW + min)) break;
 516
 517     XBT_DEBUG("Updating models");
 518     while ((event =
 519             tmgr_history_get_next_event_leq(history, next_event_date,
 520                                             &value,
 521                                             (void **) &resource))) {
 522       if (resource->model->model_private->resource_used(resource)) {
 523         min = next_event_date - NOW;
 524         XBT_DEBUG
 525             ("This event will modify model state. Next event set to %f",
 526              min);
 527       }
 528       /* update state of model_obj according to new value. Does not touch lmm.
 529          It will be modified if needed when updating actions */
 530       XBT_DEBUG("Calling update_resource_state for resource %s with min %lf",
 531              resource->model->name, min);
 532       resource->model->model_private->update_resource_state(resource,
 533                                                             event, value,
 534                                                             NOW + min);
 535     }
 536   } while (1);
 537
 538   /* FIXME: Moved this test to here to avoid stopping simulation if there are actions running on cpus and all cpus are with availability = 0.
 539    * This may cause an infinite loop if one cpu has a trace with periodicity = 0 and the other a trace with periodicity > 0.
 540    * The options are: all traces with same periodicity(0 or >0) or we need to change the way how the events are managed */
 541   if (min == -1.0) {
 542         XBT_DEBUG("No next event at all. Bail out now.");
 543     return -1.0;
 544   }
 545
 546   XBT_DEBUG("Duration set to %f", min);
 547
 548   NOW = NOW + min;
 549
 550   if (surf_get_nthreads() > 1) {
 551     /* parallel version */
 552     xbt_parmap_apply(surf_parmap, (void_f_pvoid_t) surf_update_actions_state, model_list);
 553   }
 554   else {
 555     /* sequential version */
 556     xbt_dynar_foreach(model_list, iter, model) {
 557       surf_update_actions_state(model);
 558     }
 559   }
 560
 561 #ifdef HAVE_TRACING
 562   TRACE_paje_dump_buffer (0);
 563 #endif
 564
 565   return min;
 566 }
 567
 568 XBT_INLINE double surf_get_clock(void)
 569 {
 570   return NOW;
 571 }
 572
 573 static void surf_share_resources(surf_model_t model)
 574 {
 575   if (strcmp(model->name,"network NS3")) {
 576     XBT_DEBUG("Running for Resource [%s]", model->name);
 577     double next_action_end = model->model_private->share_resources(NOW);
 578     XBT_DEBUG("Resource [%s] : next action end = %f",
 579         model->name, next_action_end);
 580     int i = __sync_fetch_and_add(&surf_min_index, 1);
 581     surf_mins[i] = next_action_end;
 582   }
 583 }
 584
 585 static void surf_update_actions_state(surf_model_t model)
 586 {
 587   model->model_private->update_actions_state(NOW, min);
 588 }
 589
 590 /**
 591  * \brief Returns the number of parallel threads used to update the models.
 592  * \return the number of threads (1 means no parallelism)
 593  */
 594 int surf_get_nthreads(void) {
 595   return surf_nthreads;
 596 }
 597
 598 /**
 599  * \brief Sets the number of parallel threads used to update the models.
 600  *
 601  * A value of 1 means no parallelism.
 602  *
 603  * \param nb_threads the number of threads to use
 604  */
 605 void surf_set_nthreads(int nthreads) {
 606
 607   xbt_assert(nthreads > 0, "Invalid number of parallel threads: %d", nthreads);
 608
 609 #ifdef CONTEXT_THREADS
 610   xbt_parmap_destroy(surf_parmap);
 611   surf_parmap = NULL;
 612 #endif
 613
 614   if (nthreads > 1) {
 615 #ifdef CONTEXT_THREADS
 616     surf_parmap = xbt_parmap_new(nthreads, XBT_PARMAP_DEFAULT);
 617 #else
 618     THROWF(arg_error, 0, "Cannot activate parallel threads in Surf: your architecture does not support threads");
 619 #endif
 620   }
 621
 622   surf_nthreads = nthreads;
 623 }