src/surf/plugins/host_dvfs.cpp

   1 /* Copyright (c) 2010, 2012-2018. The SimGrid Team. All rights reserved.    */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include "simgrid/plugins/dvfs.h"
   7 #include "simgrid/plugins/load.h"
   8 #include "simgrid/simix.hpp"
   9 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
  10 #include "src/surf/cpu_interface.hpp"
  11
  12 #include <boost/algorithm/string.hpp>
  13 #include <boost/algorithm/string/classification.hpp>
  14 #include <boost/algorithm/string/split.hpp>
  15 #include <simgrid/msg.h>
  16 #include <simgrid/s4u/Engine.hpp>
  17 #include <string>
  18 #include <utility>
  19 #include <vector>
  20 #include <xbt/config.hpp>
  21
  22 /** @addtogroup SURF_plugin_load
  23
  24   This plugin makes it very simple for users to obtain the current load for each host.
  25
  26 */
  27
  28 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_plugin_dvfs, surf, "Logging specific to the SURF HostDvfs plugin");
  29
  30 namespace simgrid {
  31 namespace plugin {
  32
  33 namespace dvfs {
  34 class Governor {
  35
  36 protected:
  37   simgrid::s4u::Host* host;
  38
  39 public:
  40   double sampling_rate;
  41
  42   explicit Governor(simgrid::s4u::Host* ptr) : host(ptr) { init(); }
  43   virtual ~Governor() = default;
  44
  45   void init()
  46   {
  47     const char* local_sampling_rate_config = host->getProperty("plugin/dvfs/sampling_rate");
  48     double global_sampling_rate_config     = xbt_cfg_get_double("plugin/dvfs/sampling_rate");
  49     if (local_sampling_rate_config != nullptr) {
  50       sampling_rate = std::stod(local_sampling_rate_config);
  51     } else {
  52       sampling_rate = global_sampling_rate_config;
  53     }
  54   }
  55
  56   virtual void update() {}
  57   double samplingRate() { return sampling_rate; }
  58 };
  59
  60 class Performance : public Governor {
  61 public:
  62   explicit Performance(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  63
  64   void update() { host->setPstate(0); }
  65 };
  66
  67 class Powersave : public Governor {
  68 public:
  69   explicit Powersave(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  70
  71   void update() { host->setPstate(host->getPstatesCount() - 1); }
  72 };
  73
  74 class OnDemand : public Governor {
  75   double freq_up_threshold = 0.95;
  76
  77 public:
  78   explicit OnDemand(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
  79
  80   void update()
  81   {
  82     double load = sg_host_get_current_load(host);
  83
  84     // FIXME I don't like that we multiply with the getCoreCount() just here...
  85     if (load*host->getCoreCount() > freq_up_threshold) {
  86       host->setPstate(0); /* Run at max. performance! */
  87       XBT_INFO("Changed to pstate %f", 0.0);
  88     } else {
  89       /* The actual implementation uses a formula here: (See Kernel file cpufreq_ondemand.c:158)
  90        *
  91        *    freq_next = min_f + load * (max_f - min_f) / 100
  92        *
  93        * So they assume that frequency increases by 100 MHz. We will just use
  94        * lowest_pstate - load*pstatesCount()
  95        */
  96       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
  97
  98       host->setPstate(max_pstate - load * max_pstate);
  99       XBT_INFO("Changed to pstate %f -- check: %i", max_pstate - load * max_pstate, host->getPstate());
 100     }
 101   }
 102 };
 103
 104 class Conservative : public Governor {
 105   double freq_up_threshold   = .8;
 106   double freq_down_threshold = .2;
 107
 108 public:
 109   explicit Conservative(simgrid::s4u::Host* ptr) : Governor(ptr) {}
 110
 111   void update()
 112   {
 113     double load = sg_host_get_current_load(host)*host->getCoreCount();
 114     int pstate  = host->getPstate();
 115
 116     if (load > freq_up_threshold) {
 117       if (pstate != 0) {
 118         host->setPstate(pstate - 1);
 119         XBT_INFO("Increasing performance to pstate %d", pstate - 1);
 120       }
 121       else {
 122         XBT_DEBUG("Cannot speed up even more, already in slowest pstate %d", pstate);
 123       }
 124     }
 125
 126     if (load < freq_down_threshold) {
 127       int max_pstate = host->getPstatesCount() - 1;
 128       if (pstate != max_pstate) { // Are we in the slowest pstate already?
 129         host->setPstate(pstate + 1);
 130         XBT_INFO("Slowing down to pstate %d", pstate + 1);
 131       }
 132       else {
 133         XBT_DEBUG("Cannot slow down even more, already in slowest pstate %d", pstate);
 134       }
 135     }
 136   }
 137 };
 138 }
 139
 140 class HostDvfs {
 141 public:
 142   static simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> EXTENSION_ID;
 143
 144   explicit HostDvfs(simgrid::s4u::Host*);
 145   ~HostDvfs();
 146 };
 147
 148 simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostDvfs> HostDvfs::EXTENSION_ID;
 149
 150 HostDvfs::HostDvfs(simgrid::s4u::Host* ptr) {}
 151
 152 HostDvfs::~HostDvfs() = default;
 153 }
 154 }
 155
 156 using simgrid::plugin::HostDvfs;
 157
 158 /* **************************** events  callback *************************** */
 159 static void on_host_added(simgrid::s4u::Host& host)
 160 {
 161   if (dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(&host)) // Ignore virtual machines
 162     return;
 163
 164   std::string name              = std::string("dvfs-daemon-") + host.getCname();
 165   simgrid::s4u::ActorPtr daemon = simgrid::s4u::Actor::createActor(name.c_str(), &host, []() {
 166     /**
 167      * This lambda function is the function the actor (daemon) will execute
 168      * all the time - in the case of the dvfs plugin, this controls when to
 169      * lower/raise the frequency.
 170      */
 171     simgrid::s4u::ActorPtr daemonProc = simgrid::s4u::Actor::self();
 172
 173     XBT_DEBUG("DVFS process on %s is a daemon: %d", daemonProc->getHost()->getName().c_str(), daemonProc->isDaemon());
 174
 175     std::string dvfs_governor;
 176     const char* host_conf = daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor");
 177     if (host_conf != nullptr) {
 178       dvfs_governor = std::string(daemonProc->getHost()->getProperty("plugin/dvfs/governor"));
 179       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 180     } else {
 181       dvfs_governor = xbt_cfg_get_string("plugin/dvfs/governor");
 182       boost::algorithm::to_lower(dvfs_governor);
 183     }
 184
 185     simgrid::plugin::dvfs::Governor governor(daemonProc->getHost());
 186     if (dvfs_governor == "conservative") {
 187       governor = simgrid::plugin::dvfs::Conservative(daemonProc->getHost());
 188     }
 189
 190     while (1) {
 191       // Sleep *before* updating; important for startup (i.e., t = 0).
 192       // In the beginning, we want to go with the pstates specified in the platform file
 193       // (so we sleep first)
 194       simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(governor.samplingRate());
 195       governor.update();
 196       XBT_INFO("Governor just updated!");
 197     }
 198
 199     XBT_WARN("I should have never reached this point: daemons should be killed when all regular processes are done");
 200     return 0;
 201   });
 202
 203   // This call must be placed in this function. Otherweise, the daemonize() call comes too late and
 204   // SMPI will take this process as an MPI process!
 205   daemon->daemonize();
 206 }
 207
 208 /* **************************** Public interface *************************** */
 209 extern "C" {
 210
 211 /** \ingroup SURF_plugin_load
 212  * \brief Initializes the HostDvfs plugin
 213  * \details The HostDvfs plugin provides an API to get the current load of each host.
 214  */
 215 void sg_host_dvfs_plugin_init()
 216 {
 217   if (HostDvfs::EXTENSION_ID.valid())
 218     return;
 219
 220   HostDvfs::EXTENSION_ID = simgrid::s4u::Host::extension_create<HostDvfs>();
 221
 222   sg_host_load_plugin_init();
 223
 224   simgrid::s4u::Host::onCreation.connect(&on_host_added);
 225   xbt_cfg_register_double("plugin/dvfs/sampling_rate", 0.1, nullptr,
 226                           "How often should the dvfs plugin check whether the frequency needs to be changed?");
 227   xbt_cfg_register_string("plugin/dvfs/governor", "performance", nullptr,
 228                           "Which Governor should be used that adapts the CPU frequency?");
 229 }
 230 }