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9668d51126ff62ea439196b83d21cbfc622b94c3
[simgrid.git] / src / surf / ptask_L07.cpp
1 /* Copyright (c) 2007-2019. 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 "ptask_L07.hpp"
7 #include "surf/surf.hpp"
8 #include "xbt/config.hpp"
9
10 #include <unordered_set>
11
12 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(surf_host);
13 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
14
15 /**************************************/
16 /*** Resource Creation & Destruction **/
17 /**************************************/
18 void surf_host_model_init_ptask_L07()
19 {
20   XBT_CINFO(xbt_cfg,"Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
21   xbt_assert(not surf_cpu_model_pm, "Cannot switch to ptasks: CPU model already defined");
22   xbt_assert(not surf_network_model, "Cannot switch to ptasks: network model already defined");
23
24   surf_host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
25   all_existing_models.push_back(surf_host_model);
26 }
27
28 namespace simgrid {
29 namespace surf {
30
31 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel() {
32   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
33   set_maxmin_system(maxmin_system);
34   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
35   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
36 }
37
38 HostL07Model::~HostL07Model()
39 {
40   delete surf_network_model;
41   delete surf_cpu_model_pm;
42 }
43
44 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
45     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
46 {
47   set_maxmin_system(sys);
48 }
49
50 CpuL07Model::~CpuL07Model()
51 {
52   set_maxmin_system(nullptr);
53 }
54
55 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
56     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
57 {
58   set_maxmin_system(sys);
59   loopback_ = NetworkL07Model::create_link("__loopback__", 498000000, 0.000015, s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE);
60 }
61
62 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
63 {
64   set_maxmin_system(nullptr);
65 }
66
67 double HostL07Model::next_occuring_event(double now)
68 {
69   double min = HostModel::next_occuring_event_full(now);
70   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
71     const L07Action& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
72     if (net_action.latency_ > 0 && (min < 0 || net_action.latency_ < min)) {
73       min = net_action.latency_;
74       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
75     }
76   }
77   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
78
79   return min;
80 }
81
82 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
83 {
84   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
85     L07Action& action = static_cast<L07Action&>(*it);
86     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
87     if (action.latency_ > 0) {
88       if (action.latency_ > delta) {
89         double_update(&(action.latency_), delta, sg_surf_precision);
90       } else {
91         action.latency_ = 0.0;
92       }
93       if ((action.latency_ <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
94         action.updateBound();
95         get_maxmin_system()->update_variable_weight(action.get_variable(), 1.0);
96         action.set_last_update();
97       }
98     }
99     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
100               action.get_variable()->get_value() * delta);
101     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
102
103     if (action.get_max_duration() > NO_MAX_DURATION)
104       action.update_max_duration(delta);
105
106     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
107
108     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
109      *  - The amount of remaining work reached 0
110      *  - The max duration was reached
111      * If it's not done, it may have failed.
112      */
113
114     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_weight() > 0)) ||
115         ((action.get_max_duration() > NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
116       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
117     } else {
118       /* Need to check that none of the model has failed */
119       int i = 0;
120       kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
121       while (cnst != nullptr) {
122         i++;
123         void* constraint_id = cnst->get_id();
124         if (not static_cast<simgrid::kernel::resource::Resource*>(constraint_id)->is_on()) {
125           XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
126           action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
127           break;
128         }
129         cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
130       }
131     }
132   }
133 }
134
135 kernel::resource::Action* HostL07Model::execute_parallel(size_t host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount,
136                                                          double* bytes_amount, double rate)
137 {
138   return new L07Action(this, host_nb, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
139 }
140
141 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, size_t host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount,
142                      double* bytes_amount, double rate)
143     : CpuAction(model, 1, 0), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
144 {
145   size_t link_nb      = 0;
146   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
147   double latency = 0.0;
148   this->set_last_update();
149
150   this->hostList_.reserve(host_nb);
151   for (size_t i = 0; i < host_nb; i++)
152     this->hostList_.push_back(host_list[i]);
153
154   if (flops_amount != nullptr)
155     for (size_t i = 0; i < host_nb; i++)
156       if (flops_amount[i] > 0)
157         used_host_nb++;
158
159   /* Compute the number of affected resources... */
160   if(bytes_amount != nullptr) {
161     std::unordered_set<const char*> affected_links;
162
163     for (size_t i = 0; i < host_nb; i++) {
164       for (size_t j = 0; j < host_nb; j++) {
165
166         if (bytes_amount[i * host_nb + j] > 0) {
167           double lat=0.0;
168
169           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
170           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
171           latency = std::max(latency, lat);
172
173           for (auto const& link : route)
174             affected_links.insert(link->get_cname());
175         }
176       }
177     }
178
179     link_nb = affected_links.size();
180   }
181
182   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_nb, link_nb);
183   latency_ = latency;
184
185   set_variable(model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_nb + link_nb));
186
187   if (latency_ > 0)
188     model->get_maxmin_system()->update_variable_weight(get_variable(), 0.0);
189
190   /* Expend it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
191    * communication either */
192   for (size_t i = 0; i < host_nb; i++)
193     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
194                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
195
196   if (bytes_amount != nullptr) {
197     for (size_t i = 0; i < host_nb; i++) {
198       for (size_t j = 0; j < host_nb; j++) {
199         if (bytes_amount[i * host_nb + j] > 0.0) {
200           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
201           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, nullptr);
202
203           for (auto const& link : route)
204             model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(),
205                                                    bytes_amount[i * host_nb + j]);
206         }
207       }
208     }
209   }
210
211   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
212     this->set_cost(1.0);
213     this->set_remains(0.0);
214   }
215 }
216
217 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
218 {
219   sg_host_t* host_list = new sg_host_t[2]();
220   double* flops_amount = new double[2]();
221   double* bytes_amount = new double[4]();
222
223   host_list[0]    = src;
224   host_list[1]    = dst;
225   bytes_amount[1] = size;
226
227   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(2, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
228   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
229   return res;
230 }
231
232 Cpu* CpuL07Model::create_cpu(simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
233 {
234   return new CpuL07(this, host, speed_per_pstate, core);
235 }
236
237 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, double bandwidth, double latency,
238                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
239 {
240   return new LinkL07(this, name, bandwidth, latency, policy);
241 }
242
243 /************
244  * Resource *
245  ************/
246
247 CpuL07::CpuL07(CpuL07Model* model, simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
248     : Cpu(model, host, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, speed_per_pstate->front()), speed_per_pstate,
249           core)
250 {
251 }
252
253 CpuL07::~CpuL07()=default;
254
255 LinkL07::LinkL07(NetworkL07Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency,
256                  s4u::Link::SharingPolicy policy)
257     : LinkImpl(model, name, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, bandwidth))
258 {
259   bandwidth_.peak = bandwidth;
260   latency_.peak   = latency;
261
262   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
263     get_constraint()->unshare();
264
265   s4u::Link::on_creation(this->piface_);
266 }
267
268 kernel::resource::Action* CpuL07::execution_start(double size)
269 {
270   sg_host_t host_list[1] = {get_host()};
271
272   double* flops_amount = new double[1]();
273   flops_amount[0] = size;
274
275   kernel::resource::Action* res =
276       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(1, host_list, flops_amount, nullptr, -1);
277   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
278   return res;
279 }
280
281 kernel::resource::Action* CpuL07::sleep(double duration)
282 {
283   L07Action *action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
284   action->set_max_duration(duration);
285   action->suspended_ = kernel::resource::Action::SuspendStates::sleeping;
286   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_weight(action->get_variable(), 0.0);
287
288   return action;
289 }
290
291 bool CpuL07::is_used()
292 {
293   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
294 }
295
296 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
297 void CpuL07::on_speed_change()
298 {
299   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
300   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
301
302   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
303   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
304     kernel::resource::Action* action = static_cast<kernel::resource::Action*>(var->get_id());
305
306     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
307   }
308
309   Cpu::on_speed_change();
310 }
311
312 bool LinkL07::is_used()
313 {
314   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
315 }
316
317 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
318 {
319   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
320   if (triggered == speed_.event) {
321     speed_.scale = value;
322     on_speed_change();
323     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
324
325   } else if (triggered == state_event_) {
326     if (value > 0) {
327       if (not is_on()) {
328         XBT_VERB("Restart processes on host %s", get_host()->get_cname());
329         get_host()->turn_on();
330       }
331     } else
332       get_host()->turn_off();
333     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
334
335   } else {
336     xbt_die("Unknown event!\n");
337   }
338 }
339
340 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
341 {
342   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
343   if (triggered == bandwidth_.event) {
344     set_bandwidth(value);
345     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
346
347   } else if (triggered == latency_.event) {
348     set_latency(value);
349     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
350
351   } else if (triggered == state_event_) {
352     if (value > 0)
353       turn_on();
354     else
355       turn_off();
356     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
357
358   } else {
359     xbt_die("Unknown event ! \n");
360   }
361 }
362
363 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
364 {
365   bandwidth_.peak = value;
366   LinkImpl::on_bandwidth_change();
367
368   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
369 }
370
371 void LinkL07::set_latency(double value)
372 {
373   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
374   L07Action *action;
375   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
376
377   latency_.peak = value;
378   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
379     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
380     action->updateBound();
381   }
382 }
383 LinkL07::~LinkL07() = default;
384
385 /**********
386  * Action *
387  **********/
388
389 L07Action::~L07Action()
390 {
391   if (free_arrays_) {
392     delete[] computationAmount_;
393     delete[] communicationAmount_;
394   }
395 }
396
397 void L07Action::updateBound()
398 {
399   double lat_current = 0.0;
400
401   size_t host_count = hostList_.size();
402
403   if (communicationAmount_ != nullptr) {
404     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
405       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
406
407         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
408           double lat = 0.0;
409           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
410           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
411
412           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
413         }
414       }
415     }
416   }
417   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
418   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
419   if ((latency_ <= 0.0) && (suspended_ == Action::SuspendStates::not_suspended)) {
420     if (rate_ < 0)
421       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
422     else
423       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
424   }
425 }
426
427 }
428 }