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 #include "src/instr/instr_private.h" // TRACE_is_enabled(). FIXME: remove by subscribing tracing to the surf signals
  11
  12 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_kernel);
  13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_cpu, surf, "Logging specific to the SURF cpu module");
  14
  15 void_f_void_t surf_cpu_model_init_preparse = nullptr;
  16
  17 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_pm;
  18 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_vm;
  19
  20 namespace simgrid {
  21 namespace surf {
  22
  23 /*************
  24  * Callbacks *
  25  *************/
  26
  27 simgrid::xbt::signal<void(CpuAction*, Action::State, Action::State)> cpuActionStateChangedCallbacks;
  28
  29 /*********
  30  * Model *
  31  *********/
  32
  33 CpuModel::~CpuModel() {}
  34
  35 void CpuModel::updateActionsStateLazy(double now, double /*delta*/)
  36 {
  37   CpuAction *action;
  38   while ((xbt_heap_size(getActionHeap()) > 0)
  39          && (double_equals(xbt_heap_maxkey(getActionHeap()), now, sg_surf_precision))) {
  40     action = static_cast<CpuAction*>(xbt_heap_pop(getActionHeap()));
  41     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Something happened to action %p", action);
  42     if (TRACE_is_enabled()) {
  43       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)));
  44       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), action->getCategory(),
  45                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
  46                                       action->getLastUpdate(),
  47                                       now - action->getLastUpdate());
  48     }
  49
  50     action->finish();
  51     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Action %p finished", action);
  52
  53     /* set the remains to 0 due to precision problems when updating the remaining amount */
  54     action->setRemains(0);
  55     action->setState(Action::State::done);
  56     action->heapRemove(getActionHeap()); //FIXME: strange call since action was already popped
  57   }
  58   if (TRACE_is_enabled()) {
  59     //defining the last timestamp that we can safely dump to trace file
  60     //without losing the event ascending order (considering all CPU's)
  61     double smaller = -1;
  62     ActionList *actionSet = getRunningActionSet();
  63     for(ActionList::iterator it(actionSet->begin()), itend(actionSet->end())
  64        ; it != itend ; ++it) {
  65       action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
  66         if (smaller < 0) {
  67           smaller = action->getLastUpdate();
  68           continue;
  69         }
  70         if (action->getLastUpdate() < smaller) {
  71           smaller = action->getLastUpdate();
  72         }
  73     }
  74     if (smaller > 0) {
  75       TRACE_last_timestamp_to_dump = smaller;
  76     }
  77   }
  78   return;
  79 }
  80
  81 void CpuModel::updateActionsStateFull(double now, double delta)
  82 {
  83   CpuAction *action = nullptr;
  84   ActionList *running_actions = getRunningActionSet();
  85
  86   for(ActionList::iterator it(running_actions->begin()), itNext=it, itend(running_actions->end())
  87      ; it != itend ; it=itNext) {
  88     ++itNext;
  89     action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
  90     if (TRACE_is_enabled()) {
  91       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*> (lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)) );
  92
  93       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(),
  94                                       action->getCategory(),
  95                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
  96                                       now - delta,
  97                                       delta);
  98       TRACE_last_timestamp_to_dump = now - delta;
  99     }
 100
 101     action->updateRemains(lmm_variable_getvalue(action->getVariable()) * delta);
 102
 103
 104     if (action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION)
 105       action->updateMaxDuration(delta);
 106
 107
 108     if ((action->getRemainsNoUpdate() <= 0) &&
 109         (lmm_get_variable_weight(action->getVariable()) > 0)) {
 110       action->finish();
 111       action->setState(Action::State::done);
 112     } else if ((action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION) &&
 113                (action->getMaxDuration() <= 0)) {
 114       action->finish();
 115       action->setState(Action::State::done);
 116     }
 117   }
 118 }
 119
 120 bool CpuModel::next_occuring_event_isIdempotent()
 121 {
 122   return true;
 123 }
 124
 125 /************
 126  * Resource *
 127  ************/
 128 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::s4u::Host *host, xbt_dynar_t speedPerPstate, int core)
 129  : Cpu(model, host, nullptr/*constraint*/, speedPerPstate, core)
 130 {
 131 }
 132
 133 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::s4u::Host *host, lmm_constraint_t constraint,
 134     xbt_dynar_t speedPerPstate, int core)
 135  : Resource(model, host->name().c_str(), constraint)
 136  , coresAmount_(core)
 137  , host_(host)
 138 {
 139   xbt_assert(core > 0, "Host %s must have at least one core, not 0.", host->name().c_str());
 140
 141   speed_.peak = xbt_dynar_get_as(speedPerPstate, 0/*pstate*/, double);
 142   speed_.scale = 1;
 143   host->pimpl_cpu = this;
 144   xbt_assert(speed_.scale > 0, "Speed of host %s must be >0", host->name().c_str());
 145
 146   // Copy the power peak array:
 147   speedPerPstate_ = xbt_dynar_new(sizeof(double), nullptr);
 148   unsigned long n = xbt_dynar_length(speedPerPstate);
 149   for (unsigned long i = 0; i != n; ++i) {
 150     double value = xbt_dynar_get_as(speedPerPstate, i, double);
 151     xbt_dynar_push(speedPerPstate_, &value);
 152   }
 153
 154   xbt_assert(model == surf_cpu_model_pm || core==1, "Currently, VM cannot be multicore");
 155
 156   if (model->getUpdateMechanism() != UM_UNDEFINED) {
 157     p_constraintCore = xbt_new(lmm_constraint_t, core);
 158     p_constraintCoreId = xbt_new(void*, core);
 159
 160     for (int i = 0; i < core; i++) {
 161       /* just for a unique id, never used as a string. */
 162       p_constraintCoreId[i] = bprintf("%s:%i", host->name().c_str(), i);
 163       p_constraintCore[i] = lmm_constraint_new(model->getMaxminSystem(), p_constraintCoreId[i], speed_.scale * speed_.peak);
 164     }
 165   }
 166 }
 167
 168 Cpu::~Cpu()
 169 {
 170   if (p_constraintCoreId){
 171     for (int i = 0; i < coresAmount_; i++)
 172       xbt_free(p_constraintCoreId[i]);
 173     xbt_free(p_constraintCore);
 174   }
 175   xbt_free(p_constraintCoreId);
 176   xbt_dynar_free(&speedPerPstate_);
 177 }
 178
 179 double Cpu::getPstateSpeedCurrent()
 180 {
 181   return speed_.peak;
 182 }
 183
 184 int Cpu::getNbPStates()
 185 {
 186   return xbt_dynar_length(speedPerPstate_);
 187 }
 188
 189 void Cpu::setPState(int pstate_index)
 190 {
 191   xbt_dynar_t plist = speedPerPstate_;
 192   xbt_assert(pstate_index <= (int)xbt_dynar_length(plist),
 193       "Invalid parameters for CPU %s (pstate %d > length of pstates %d)", getName(), pstate_index, (int)xbt_dynar_length(plist));
 194
 195   double new_peak_speed = xbt_dynar_get_as(plist, pstate_index, double);
 196   pstate_ = pstate_index;
 197   speed_.peak = new_peak_speed;
 198
 199   onSpeedChange();
 200 }
 201
 202 int Cpu::getPState()
 203 {
 204   return pstate_;
 205 }
 206
 207 double Cpu::getPstateSpeed(int pstate_index)
 208 {
 209   xbt_dynar_t plist = speedPerPstate_;
 210   xbt_assert((pstate_index <= (int)xbt_dynar_length(plist)), "Invalid parameters (pstate index out of bounds)");
 211
 212   return xbt_dynar_get_as(plist, pstate_index, double);
 213 }
 214
 215 double Cpu::getSpeed(double load)
 216 {
 217   return load * speed_.peak;
 218 }
 219
 220 double Cpu::getAvailableSpeed()
 221 {
 222 /* number between 0 and 1 */
 223   return speed_.scale;
 224 }
 225
 226 void Cpu::onSpeedChange() {
 227   TRACE_surf_host_set_speed(surf_get_clock(), getName(), coresAmount_ * speed_.scale * speed_.peak);
 228 }
 229
 230
 231 int Cpu::getCore()
 232 {
 233   return coresAmount_;
 234 }
 235
 236 void Cpu::setStateTrace(tmgr_trace_t trace)
 237 {
 238   xbt_assert(stateEvent_==nullptr,"Cannot set a second state trace to Host %s", host_->name().c_str());
 239
 240   stateEvent_ = future_evt_set->add_trace(trace, 0.0, this);
 241 }
 242 void Cpu::setSpeedTrace(tmgr_trace_t trace)
 243 {
 244   xbt_assert(speed_.event==nullptr,"Cannot set a second speed trace to Host %s", host_->name().c_str());
 245
 246   speed_.event = future_evt_set->add_trace(trace, 0.0, this);
 247 }
 248
 249
 250 /**********
 251  * Action *
 252  **********/
 253
 254 void CpuAction::updateRemainingLazy(double now)
 255 {
 256   xbt_assert(getStateSet() == getModel()->getRunningActionSet(), "You're updating an action that is not running.");
 257   xbt_assert(getPriority() > 0, "You're updating an action that seems suspended.");
 258
 259   double delta = now - lastUpdate_;
 260
 261   if (remains_ > 0) {
 262     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains was %f, last_update was: %f", this, remains_, lastUpdate_);
 263     double_update(&(remains_), lastValue_ * delta, sg_maxmin_precision*sg_surf_precision);
 264
 265     if (TRACE_is_enabled()) {
 266       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getModel()->getMaxminSystem(), getVariable(), 0)));
 267       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), getCategory(), lastValue_, lastUpdate_, now - lastUpdate_);
 268     }
 269     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains is now %f", this, remains_);
 270   }
 271
 272   lastUpdate_ = now;
 273   lastValue_ = lmm_variable_getvalue(getVariable());
 274 }
 275
 276 /*
 277  *
 278  * This function formulates a constraint problem that pins a given task to
 279  * particular cores. Currently, it is possible to pin a task to an exactly one
 280  * specific core. The system links the variable object of the task to the
 281  * per-core constraint object.
 282  *
 283  * But, the taskset command on Linux takes a mask value specifying a CPU
 284  * affinity setting of a given task. If the mask value is 0x03, the given task
 285  * will be executed on the first core (CPU0) or the second core (CPU1) on the
 286  * given PM. The schedular will determine appropriate placements of tasks,
 287  * considering given CPU affinities and task activities.
 288  *
 289  * How should the system formulate constraint problems for an affinity to
 290  * multiple cores?
 291  *
 292  * The cpu argument must be the host where the task is being executed. The
 293  * action object does not have the information about the location where the
 294  * action is being executed.
 295  */
 296 void CpuAction::setAffinity(Cpu *cpu, unsigned long mask)
 297 {
 298   lmm_variable_t var_obj = getVariable();
 299   XBT_IN("(%p,%lx)", this, mask);
 300
 301   {
 302     unsigned long nbits = 0;
 303
 304     /* FIXME: There is much faster algorithms doing this. */
 305     for (int i = 0; i < cpu->coresAmount_; i++) {
 306       unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 307       if (has_affinity)
 308         nbits += 1;
 309     }
 310
 311     xbt_assert(nbits <= 1, "Affinity mask cannot span over multiple cores.");
 312   }
 313
 314   for (int i = 0; i < cpu->coresAmount_; i++) {
 315     XBT_DEBUG("clear affinity %p to cpu-%d@%s", this, i,  cpu->getName());
 316     lmm_shrink(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj);
 317
 318     unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 319     if (has_affinity) {
 320       /* This function only accepts an affinity setting on the host where the
 321        * task is now running. In future, a task might move to another host.
 322        * But, at this moment, this function cannot take an affinity setting on
 323        * that future host.
 324        *
 325        * It might be possible to extend the code to allow this function to
 326        * accept affinity settings on a future host. We might be able to assign
 327        * zero to elem->value to maintain such inactive affinity settings in the
 328        * system. But, this will make the system complex. */
 329       XBT_DEBUG("set affinity %p to cpu-%d@%s", this, i, cpu->getName());
 330       lmm_expand(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj, 1.0);
 331     }
 332   }
 333
 334   if (cpu->getModel()->getUpdateMechanism() == UM_LAZY) {
 335     /* FIXME (hypervisor): Do we need to do something for the LAZY mode? */
 336   }
 337   XBT_OUT();
 338 }
 339
 340 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::surf::CpuAction*, Action::State)> CpuAction::onStateChange;
 341
 342 void CpuAction::setState(Action::State state){
 343   Action::State previous = getState();
 344   Action::setState(state);
 345   onStateChange(this, previous);
 346 }
 347 std::list<Cpu*> CpuAction::cpus() {
 348   std::list<Cpu*> retlist;
 349   lmm_system_t sys = getModel()->getMaxminSystem();
 350   int llen = lmm_get_number_of_cnst_from_var(sys, getVariable());
 351
 352   for(int i = 0; i<llen; i++)
 353     retlist.push_back( (Cpu*)(lmm_constraint_id( lmm_get_cnst_from_var(sys, getVariable(), i) )) );
 354
 355   return retlist;
 356 }
 357
 358 }
 359 }