src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2017. 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 "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
   8 #include "src/simix/ActorImpl.hpp"
   9 #include "src/simix/smx_host_private.hpp"
  10
  11 #include <xbt/asserts.h> // xbt_log_no_loc
  12
  13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_vm, surf, "Logging specific to the SURF VM module");
  14
  15 simgrid::vm::VMModel* surf_vm_model = nullptr;
  16
  17 void surf_vm_model_init_HL13()
  18 {
  19   if (surf_cpu_model_vm) {
  20     surf_vm_model = new simgrid::vm::VMModel();
  21     all_existing_models->push_back(surf_vm_model);
  22   }
  23 }
  24
  25
  26 /*************
  27  * Callbacks *
  28  *************/
  29
  30 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::vm::VirtualMachineImpl*)> simgrid::vm::VirtualMachineImpl::onVmCreation;
  31 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::vm::VirtualMachineImpl*)> simgrid::vm::VirtualMachineImpl::onVmDestruction;
  32 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::vm::VirtualMachineImpl*)> simgrid::vm::VirtualMachineImpl::onVmStateChange;
  33
  34 namespace simgrid {
  35 namespace vm {
  36 /*********
  37  * Model *
  38  *********/
  39
  40 std::deque<s4u::VirtualMachine*> VirtualMachineImpl::allVms_;
  41
  42 /* In the real world, processes on the guest operating system will be somewhat degraded due to virtualization overhead.
  43  * The total CPU share these processes get is smaller than that of the VM process gets on a host operating system.
  44  * FIXME: add a configuration flag for this
  45  */
  46 const double virt_overhead = 1; // 0.95
  47
  48 static void hostStateChange(s4u::Host& host)
  49 {
  50   if (host.isOff()) { // just turned off.
  51     std::vector<s4u::VirtualMachine*> trash;
  52     /* Find all VMs living on that host */
  53     for (s4u::VirtualMachine* const& vm : VirtualMachineImpl::allVms_)
  54       if (vm->getPm() == &host)
  55         trash.push_back(vm);
  56     for (s4u::VirtualMachine* vm : trash)
  57       vm->pimpl_vm_->shutdown(SIMIX_process_self());
  58   }
  59 }
  60 VMModel::VMModel()
  61 {
  62   s4u::Host::onStateChange.connect(hostStateChange);
  63 }
  64
  65 double VMModel::nextOccuringEvent(double now)
  66 {
  67   /* TODO: update action's cost with the total cost of processes on the VM. */
  68
  69   /* 1. Now we know how many resource should be assigned to each virtual
  70    * machine. We update constraints of the virtual machine layer.
  71    *
  72    * If we have two virtual machine (VM1 and VM2) on a physical machine (PM1).
  73    *     X1 + X2 = C       (Equation 1)
  74    * where
  75    *    the resource share of VM1: X1
  76    *    the resource share of VM2: X2
  77    *    the capacity of PM1: C
  78    *
  79    * Then, if we have two process (P1 and P2) on VM1.
  80    *     X1_1 + X1_2 = X1  (Equation 2)
  81    * where
  82    *    the resource share of P1: X1_1
  83    *    the resource share of P2: X1_2
  84    *    the capacity of VM1: X1
  85    *
  86    * Equation 1 was solved in the physical machine layer.
  87    * Equation 2 is solved in the virtual machine layer (here).
  88    * X1 must be passed to the virtual machine layer as a constraint value.
  89    **/
  90
  91   /* iterate for all virtual machines */
  92   for (s4u::VirtualMachine* const& ws_vm : VirtualMachineImpl::allVms_) {
  93     surf::Cpu* cpu = ws_vm->pimpl_cpu;
  94     xbt_assert(cpu, "cpu-less host");
  95
  96     double solved_value = ws_vm->pimpl_vm_->action_->getVariable()->get_value(); // this is X1 in comment above, what
  97                                                                                  // this VM got in the sharing on the PM
  98     XBT_DEBUG("assign %f to vm %s @ pm %s", solved_value, ws_vm->getCname(), ws_vm->pimpl_vm_->getPm()->getCname());
  99
 100     xbt_assert(cpu->model() == surf_cpu_model_vm);
 101     lmm_system_t vcpu_system = cpu->model()->getMaxminSystem();
 102     vcpu_system->update_constraint_bound(cpu->constraint(), virt_overhead * solved_value);
 103   }
 104
 105   /* 2. Calculate resource share at the virtual machine layer. */
 106   ignoreEmptyVmInPmLMM();
 107
 108   /* 3. Ready. Get the next occurring event */
 109   return surf_cpu_model_vm->nextOccuringEvent(now);
 110 }
 111
 112 /************
 113  * Resource *
 114  ************/
 115
 116 VirtualMachineImpl::VirtualMachineImpl(simgrid::s4u::VirtualMachine* piface, simgrid::s4u::Host* host_PM,
 117                                        int coreAmount, size_t ramsize)
 118     : HostImpl(piface), hostPM_(host_PM), coreAmount_(coreAmount), ramsize_(ramsize)
 119 {
 120   /* Register this VM to the list of all VMs */
 121   allVms_.push_back(piface);
 122
 123   /* We create cpu_action corresponding to a VM process on the host operating system. */
 124   /* TODO: we have to periodically input GUESTOS_NOISE to the system? how ? */
 125   action_ = host_PM->pimpl_cpu->execution_start(0, coreAmount);
 126
 127   XBT_VERB("Create VM(%s)@PM(%s)", piface->getCname(), hostPM_->getCname());
 128   onVmCreation(this);
 129 }
 130
 131 /** @brief A physical host does not disappear in the current SimGrid code, but a VM may disappear during a simulation */
 132 VirtualMachineImpl::~VirtualMachineImpl()
 133 {
 134   onVmDestruction(this);
 135   /* I was already removed from the allVms set if the VM was destroyed cleanly */
 136   auto iter = find(allVms_.begin(), allVms_.end(), piface_);
 137   if (iter != allVms_.end())
 138     allVms_.erase(iter);
 139
 140   /* Free the cpu_action of the VM. */
 141   XBT_ATTRIB_UNUSED int ret = action_->unref();
 142   xbt_assert(ret == 1, "Bug: some resource still remains");
 143 }
 144
 145 e_surf_vm_state_t VirtualMachineImpl::getState()
 146 {
 147   return vmState_;
 148 }
 149
 150 void VirtualMachineImpl::setState(e_surf_vm_state_t state)
 151 {
 152   vmState_ = state;
 153 }
 154 void VirtualMachineImpl::suspend(smx_actor_t issuer)
 155 {
 156   if (isMigrating)
 157     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM '%s': it is migrating", piface_->getCname());
 158   if (getState() != SURF_VM_STATE_RUNNING)
 159     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM %s: it is not running.", piface_->getCname());
 160   if (issuer->host == piface_)
 161     THROWF(vm_error, 0, "Actor %s cannot suspend the VM %s in which it runs", issuer->getCname(), piface_->getCname());
 162
 163   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
 164   XBT_DEBUG("suspend VM(%s), where %zu processes exist", piface_->getCname(), process_list.size());
 165
 166   action_->suspend();
 167
 168   for (auto& smx_process : process_list) {
 169     XBT_DEBUG("suspend %s", smx_process.name.c_str());
 170     smx_process.suspend(issuer);
 171   }
 172
 173   XBT_DEBUG("suspend all processes on the VM done done");
 174
 175   vmState_ = SURF_VM_STATE_SUSPENDED;
 176 }
 177
 178 void VirtualMachineImpl::resume()
 179 {
 180   if (getState() != SURF_VM_STATE_SUSPENDED)
 181     THROWF(vm_error, 0, "Cannot resume VM %s: it was not suspended", piface_->getCname());
 182
 183   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
 184   XBT_DEBUG("Resume VM %s, containing %zu processes.", piface_->getCname(), process_list.size());
 185
 186   action_->resume();
 187
 188   for (auto& smx_process : process_list) {
 189     XBT_DEBUG("resume %s", smx_process.getCname());
 190     smx_process.resume();
 191   }
 192
 193   vmState_ = SURF_VM_STATE_RUNNING;
 194 }
 195
 196 /** @brief Power off a VM.
 197  *
 198  * All hosted processes will be killed, but the VM state is preserved on memory.
 199  * It can later be restarted.
 200  *
 201  * @param issuer the actor requesting the shutdown
 202  */
 203 void VirtualMachineImpl::shutdown(smx_actor_t issuer)
 204 {
 205   if (getState() != SURF_VM_STATE_RUNNING) {
 206     const char* stateName = "(unknown state)";
 207     switch (getState()) {
 208       case SURF_VM_STATE_CREATED:
 209         stateName = "created, but not yet started";
 210         break;
 211       case SURF_VM_STATE_SUSPENDED:
 212         stateName = "suspended";
 213         break;
 214       case SURF_VM_STATE_DESTROYED:
 215         stateName = "destroyed";
 216         break;
 217       default: /* SURF_VM_STATE_RUNNING or unexpected values */
 218         THROW_IMPOSSIBLE;
 219         break;
 220     }
 221     XBT_VERB("Shutting down the VM %s even if it's not running but %s", piface_->getCname(), stateName);
 222   }
 223
 224   auto& process_list = piface_->extension<simgrid::simix::Host>()->process_list;
 225   XBT_DEBUG("shutdown VM %s, that contains %zu processes", piface_->getCname(), process_list.size());
 226
 227   for (auto& smx_process : process_list) {
 228     XBT_DEBUG("kill %s@%s on behalf of %s which shutdown that VM.", smx_process.getCname(),
 229               smx_process.host->getCname(), issuer->getCname());
 230     SIMIX_process_kill(&smx_process, issuer);
 231   }
 232
 233   setState(SURF_VM_STATE_DESTROYED);
 234
 235   /* FIXME: we may have to do something at the surf layer, e.g., vcpu action */
 236 }
 237
 238 /** @brief returns the physical machine on which the VM is running **/
 239 s4u::Host* VirtualMachineImpl::getPm()
 240 {
 241   return hostPM_;
 242 }
 243
 244 /** @brief Change the physical host on which the given VM is running
 245  *
 246  * This is an instantaneous migration.
 247  */
 248 void VirtualMachineImpl::setPm(s4u::Host* destination)
 249 {
 250   const char* vm_name     = piface_->getCname();
 251   const char* pm_name_src = hostPM_->getCname();
 252   const char* pm_name_dst = destination->getCname();
 253
 254   /* update net_elm with that of the destination physical host */
 255   piface_->pimpl_netpoint = destination->pimpl_netpoint;
 256
 257   hostPM_ = destination;
 258
 259   /* Update vcpu's action for the new pm */
 260   /* create a cpu action bound to the pm model at the destination. */
 261   surf::CpuAction* new_cpu_action =
 262       static_cast<surf::CpuAction*>(destination->pimpl_cpu->execution_start(0, this->coreAmount_));
 263
 264   if (action_->getRemainsNoUpdate() > 0)
 265     XBT_CRITICAL("FIXME: need copy the state(?), %f", action_->getRemainsNoUpdate());
 266
 267   /* keep the bound value of the cpu action of the VM. */
 268   double old_bound = action_->getBound();
 269   if (old_bound > 0) {
 270     XBT_DEBUG("migrate VM(%s): set bound (%f) at %s", vm_name, old_bound, pm_name_dst);
 271     new_cpu_action->setBound(old_bound);
 272   }
 273
 274   XBT_ATTRIB_UNUSED int ret = action_->unref();
 275   xbt_assert(ret == 1, "Bug: some resource still remains");
 276
 277   action_ = new_cpu_action;
 278
 279   XBT_DEBUG("migrate VM(%s): change PM (%s to %s)", vm_name, pm_name_src, pm_name_dst);
 280 }
 281
 282 void VirtualMachineImpl::setBound(double bound)
 283 {
 284   action_->setBound(bound);
 285 }
 286
 287 void VirtualMachineImpl::getParams(vm_params_t params)
 288 {
 289   *params = params_;
 290 }
 291
 292 void VirtualMachineImpl::setParams(vm_params_t params)
 293 {
 294   /* may check something here. */
 295   params_ = *params;
 296 }
 297 }
 298 }