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