src/surf/cpu_interface.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2015. 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 <xbt/dynar.h>
   8 #include "cpu_interface.hpp"
   9 #include "plugins/energy.hpp"
  10
  11 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_kernel);
  12 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_cpu, surf,
  13                                 "Logging specific to the SURF cpu module");
  14
  15 int autoload_surf_cpu_model = 1;
  16 void_f_void_t surf_cpu_model_init_preparse = NULL;
  17
  18 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_pm;
  19 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_vm;
  20
  21 namespace simgrid {
  22 namespace surf {
  23
  24 /*************
  25  * Callbacks *
  26  *************/
  27
  28 Cpu *getActionCpu(CpuAction *action) {
  29   return static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var
  30                                          (action->getModel()->getMaxminSystem(),
  31                                          action->getVariable(), 0)));
  32 }
  33
  34 simgrid::surf::signal<void(CpuAction*, e_surf_action_state_t, e_surf_action_state_t)> cpuActionStateChangedCallbacks;
  35
  36 void cpu_add_traces(){
  37   surf_cpu_model_pm->addTraces();
  38 }
  39
  40 /*********
  41  * Model *
  42  *********/
  43
  44 void CpuModel::updateActionsStateLazy(double now, double /*delta*/)
  45 {
  46   CpuAction *action;
  47   while ((xbt_heap_size(getActionHeap()) > 0)
  48          && (double_equals(xbt_heap_maxkey(getActionHeap()), now, sg_surf_precision))) {
  49     action = static_cast<CpuAction*>(xbt_heap_pop(getActionHeap()));
  50     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Something happened to action %p", action);
  51     if (TRACE_is_enabled()) {
  52       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)));
  53       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), action->getCategory(),
  54                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
  55                                       action->getLastUpdate(),
  56                                       now - action->getLastUpdate());
  57     }
  58
  59     action->finish();
  60     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Action %p finished", action);
  61
  62     /* set the remains to 0 due to precision problems when updating the remaining amount */
  63     action->setRemains(0);
  64     action->setState(SURF_ACTION_DONE);
  65     action->heapRemove(getActionHeap()); //FIXME: strange call since action was already popped
  66   }
  67   if (TRACE_is_enabled()) {
  68     //defining the last timestamp that we can safely dump to trace file
  69     //without losing the event ascending order (considering all CPU's)
  70     double smaller = -1;
  71     ActionList *actionSet = getRunningActionSet();
  72     for(ActionList::iterator it(actionSet->begin()), itend(actionSet->end())
  73        ; it != itend ; ++it) {
  74       action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
  75         if (smaller < 0) {
  76           smaller = action->getLastUpdate();
  77           continue;
  78         }
  79         if (action->getLastUpdate() < smaller) {
  80           smaller = action->getLastUpdate();
  81         }
  82     }
  83     if (smaller > 0) {
  84       TRACE_last_timestamp_to_dump = smaller;
  85     }
  86   }
  87   return;
  88 }
  89
  90 void CpuModel::updateActionsStateFull(double now, double delta)
  91 {
  92   CpuAction *action = NULL;
  93   ActionList *running_actions = getRunningActionSet();
  94
  95   for(ActionList::iterator it(running_actions->begin()), itNext=it, itend(running_actions->end())
  96      ; it != itend ; it=itNext) {
  97         ++itNext;
  98     action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
  99     if (TRACE_is_enabled()) {
 100       Cpu *x = static_cast<Cpu*> (lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)) );
 101
 102       TRACE_surf_host_set_utilization(x->getName(),
 103                                       action->getCategory(),
 104                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
 105                                       now - delta,
 106                                       delta);
 107       TRACE_last_timestamp_to_dump = now - delta;
 108     }
 109
 110     action->updateRemains(lmm_variable_getvalue(action->getVariable()) * delta);
 111
 112
 113     if (action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION)
 114       action->updateMaxDuration(delta);
 115
 116
 117     if ((action->getRemainsNoUpdate() <= 0) &&
 118         (lmm_get_variable_weight(action->getVariable()) > 0)) {
 119       action->finish();
 120       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
 121     } else if ((action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION) &&
 122                (action->getMaxDuration() <= 0)) {
 123       action->finish();
 124       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
 125     }
 126   }
 127
 128   return;
 129 }
 130
 131 /************
 132  * Resource *
 133  ************/
 134 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::Host *host,
 135              xbt_dynar_t speedPeakList, int pstate,
 136                  int core, double speedPeak, double speedScale,
 137                  int initiallyOn)
 138  : Cpu(model, host, NULL/*constraint*/, speedPeakList, pstate, core, speedPeak, speedScale, initiallyOn)
 139 {
 140 }
 141
 142 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::Host *host, lmm_constraint_t constraint,
 143               xbt_dynar_t speedPeakList, int pstate,
 144                   int core, double speedPeak,
 145         double speedScale, int initiallyOn)
 146  : Resource(model, host->getName().c_str(), constraint, initiallyOn)
 147  , m_core(core)
 148  , m_speedPeak(speedPeak)
 149  , m_speedScale(speedScale)
 150  , m_host(host)
 151 {
 152   host->pimpl_cpu = this;
 153   xbt_assert(m_speedScale > 0, "Available speed has to be >0");
 154
 155   // Copy the power peak array:
 156   p_speedPeakList = xbt_dynar_new(sizeof(double), nullptr);
 157   unsigned long n = xbt_dynar_length(speedPeakList);
 158   for (unsigned long i = 0; i != n; ++i) {
 159     double value = xbt_dynar_get_as(speedPeakList, i, double);
 160     xbt_dynar_push(p_speedPeakList, &value);
 161   }
 162
 163   m_pstate = pstate;
 164
 165   /* Currently, we assume that a VM does not have a multicore CPU. */
 166   if (core > 1)
 167     xbt_assert(model == surf_cpu_model_pm);
 168
 169   if (model->getUpdateMechanism() != UM_UNDEFINED) {
 170         p_constraintCore = xbt_new(lmm_constraint_t, core);
 171         p_constraintCoreId = xbt_new(void*, core);
 172
 173     int i;
 174     for (i = 0; i < core; i++) {
 175       /* just for a unique id, never used as a string. */
 176       p_constraintCoreId[i] = bprintf("%s:%i", host->getName().c_str(), i);
 177       p_constraintCore[i] = lmm_constraint_new(model->getMaxminSystem(), p_constraintCoreId[i], m_speedScale * m_speedPeak);
 178     }
 179   }
 180 }
 181
 182 Cpu::~Cpu()
 183 {
 184   if (p_constraintCoreId){
 185     for (int i = 0; i < m_core; i++) {
 186           xbt_free(p_constraintCoreId[i]);
 187     }
 188     xbt_free(p_constraintCore);
 189   }
 190   if (p_constraintCoreId)
 191     xbt_free(p_constraintCoreId);
 192 }
 193
 194 double Cpu::getCurrentPowerPeak()
 195 {
 196   return m_speedPeak;
 197 }
 198
 199 int Cpu::getNbPStates()
 200 {
 201   return xbt_dynar_length(p_speedPeakList);
 202 }
 203
 204 void Cpu::setPState(int pstate_index)
 205 {
 206   xbt_dynar_t plist = p_speedPeakList;
 207   xbt_assert(pstate_index <= (int)xbt_dynar_length(plist),
 208                   "Invalid parameters for CPU %s (pstate %d > length of pstates %d)", getName(), pstate_index, (int)xbt_dynar_length(plist));
 209
 210   double new_peak_speed = xbt_dynar_get_as(plist, pstate_index, double);
 211   m_pstate = pstate_index;
 212   m_speedPeak = new_peak_speed;
 213
 214   onSpeedChange();
 215 }
 216
 217 int Cpu::getPState()
 218 {
 219   return m_pstate;
 220 }
 221
 222 double Cpu::getPowerPeakAt(int pstate_index)
 223 {
 224   xbt_dynar_t plist = p_speedPeakList;
 225   xbt_assert((pstate_index <= (int)xbt_dynar_length(plist)), "Invalid parameters (pstate index out of bounds)");
 226
 227   return xbt_dynar_get_as(plist, pstate_index, double);
 228 }
 229
 230 double Cpu::getSpeed(double load)
 231 {
 232   return load * m_speedPeak;
 233 }
 234
 235 double Cpu::getAvailableSpeed()
 236 {
 237 /* number between 0 and 1 */
 238   return m_speedScale;
 239 }
 240
 241 void Cpu::onSpeedChange() {
 242         TRACE_surf_host_set_speed(surf_get_clock(), getName(),
 243                         m_core * m_speedScale * m_speedPeak);
 244 }
 245
 246
 247 int Cpu::getCore()
 248 {
 249   return m_core;
 250 }
 251
 252 /**********
 253  * Action *
 254  **********/
 255
 256 void CpuAction::updateRemainingLazy(double now)
 257 {
 258   double delta = 0.0;
 259
 260   xbt_assert(getStateSet() == getModel()->getRunningActionSet(),
 261       "You're updating an action that is not running.");
 262
 263   /* bogus priority, skip it */
 264   xbt_assert(getPriority() > 0,
 265       "You're updating an action that seems suspended.");
 266
 267   delta = now - m_lastUpdate;
 268
 269   if (m_remains > 0) {
 270     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains was %f, last_update was: %f", this, m_remains, m_lastUpdate);
 271     double_update(&(m_remains), m_lastValue * delta, sg_maxmin_precision*sg_surf_precision);
 272
 273     if (TRACE_is_enabled()) {
 274       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getModel()->getMaxminSystem(), getVariable(), 0)));
 275       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), getCategory(), m_lastValue, m_lastUpdate, now - m_lastUpdate);
 276     }
 277     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains is now %f", this, m_remains);
 278   }
 279
 280   m_lastUpdate = now;
 281   m_lastValue = lmm_variable_getvalue(getVariable());
 282 }
 283
 284 /*
 285  *
 286  * This function formulates a constraint problem that pins a given task to
 287  * particular cores. Currently, it is possible to pin a task to an exactly one
 288  * specific core. The system links the variable object of the task to the
 289  * per-core constraint object.
 290  *
 291  * But, the taskset command on Linux takes a mask value specifying a CPU
 292  * affinity setting of a given task. If the mask value is 0x03, the given task
 293  * will be executed on the first core (CPU0) or the second core (CPU1) on the
 294  * given PM. The schedular will determine appropriate placements of tasks,
 295  * considering given CPU affinities and task activities.
 296  *
 297  * How should the system formulate constraint problems for an affinity to
 298  * multiple cores?
 299  *
 300  * The cpu argument must be the host where the task is being executed. The
 301  * action object does not have the information about the location where the
 302  * action is being executed.
 303  */
 304 void CpuAction::setAffinity(Cpu *cpu, unsigned long mask)
 305 {
 306   lmm_variable_t var_obj = getVariable();
 307   XBT_IN("(%p,%lx)", this, mask);
 308
 309   {
 310     unsigned long nbits = 0;
 311
 312     /* FIXME: There is much faster algorithms doing this. */
 313     for (int i = 0; i < cpu->m_core; i++) {
 314       unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 315       if (has_affinity)
 316         nbits += 1;
 317     }
 318
 319     if (nbits > 1) {
 320       XBT_CRITICAL("Do not specify multiple cores for an affinity mask.");
 321       XBT_CRITICAL("See the comment in cpu_action_set_affinity().");
 322       DIE_IMPOSSIBLE;
 323     }
 324   }
 325
 326   for (int i = 0; i < cpu->m_core; i++) {
 327     XBT_DEBUG("clear affinity %p to cpu-%d@%s", this, i,  cpu->getName());
 328     lmm_shrink(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj);
 329
 330     unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 331     if (has_affinity) {
 332       /* This function only accepts an affinity setting on the host where the
 333        * task is now running. In future, a task might move to another host.
 334        * But, at this moment, this function cannot take an affinity setting on
 335        * that future host.
 336        *
 337        * It might be possible to extend the code to allow this function to
 338        * accept affinity settings on a future host. We might be able to assign
 339        * zero to elem->value to maintain such inactive affinity settings in the
 340        * system. But, this will make the system complex. */
 341       XBT_DEBUG("set affinity %p to cpu-%d@%s", this, i, cpu->getName());
 342       lmm_expand(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj, 1.0);
 343     }
 344   }
 345
 346   if (cpu->getModel()->getUpdateMechanism() == UM_LAZY) {
 347     /* FIXME (hypervisor): Do we need to do something for the LAZY mode? */
 348   }
 349   XBT_OUT();
 350 }
 351
 352 simgrid::surf::signal<void(simgrid::surf::CpuAction*, e_surf_action_state_t, e_surf_action_state_t)> CpuAction::onStateChange;
 353
 354 void CpuAction::setState(e_surf_action_state_t state){
 355   e_surf_action_state_t old = getState();
 356   Action::setState(state);
 357   onStateChange(this, old, state);
 358 }
 359
 360 }
 361 }