docs/source/models.rst

   1 .. _models:
   2
   3 The SimGrid Models
   4 ==================
   5
   6 .. _understanding_lv08:
   7
   8 Understanding the default TCP model
   9 ***********************************
  10 When simulating a data transfer between two hosts, you may be surprised
  11 by the obtained simulation time. Lets consider the following platform:
  12
  13 .. code-block:: xml
  14
  15    <host id="A" speed="1Gf" />
  16    <host id="B" speed="1Gf" />
  17
  18    <link id="link1" latency="10ms" bandwidth="1Mbps" />
  19
  20    <route src="A" dst="B">
  21      <link_ctn id="link1" />
  22    </route>
  23
  24 If host `A` sends `100kB` (a hundred kilobytes) to host `B`, one could expect
  25 that this communication would take `0.81` seconds to complete according to a
  26 simple latency-plus-size-divided-by-bandwidth model (0.01 + 8e5/1e6 = 0.81).
  27 However, the default TCP model of SimGrid is a bit more complex than that. It
  28 accounts for three phenomena that directly impact the simulation time even
  29 on such a simple example:
  30
  31   - The size of a message at the application level (i.e., 100kB in this
  32     example) is not the size that will actually be transferred over the
  33     network. To mimic the fact that TCP and IP headers are added to each packet of
  34     the original payload, the TCP model of SimGrid empirically considers that
  35     `only 97% of the nominal bandwidth` are available. In other words, the
  36     size of your message is increased by a few percents, whatever this size be.
  37
  38   - In the real world, the TCP protocol is not able to fully exploit the
  39     bandwidth of a link from the emission of the first packet. To reflect this
  40     `slow start` phenomenon, the latency declared in the platform file is
  41     multiplied by `a factor of 13.01`. Here again, this is an empirically
  42     determined value that may not correspond to every TCP implementations on
  43     every networks. It can be tuned when more realistic simulated times for
  44     short messages are needed though.
  45
  46   - When data is transferred from A to B, some TCP ACK messages travel in the
  47     opposite direction. To reflect the impact of this `cross-traffic`, SimGrid
  48     simulates a flow from B to A that represents an additional bandwidth
  49     consumption of `0.05`. The route from B to A is implicitly declared in the
  50     platform file and uses the same link `link1` as if the two hosts were
  51     connected through a communication bus. The bandwidth share allocated to the
  52     flow from A to B is then the available bandwidth of `link1` (i.e., 97% of
  53     the nominal bandwidth of 1Mb/s) divided by 1.05 (i.e., the total consumption).
  54     This feature, activated by default, can be disabled by adding the
  55     `--cfg=network/crosstraffic:0` flag to command line.
  56
  57 As a consequence, the time to transfer 100kB from A to B as simulated by the
  58 default TCP model of SimGrid is not 0.81 seconds but
  59
  60 .. code-block:: python
  61
  62     0.01 * 13.01 + 800000 / ((0.97 * 1e6) / 1.05) =  0.996079 seconds.
  63
  64 .. todo::
  65
  66    - Main existing models (contention, cste, LM07)
  67    - Main concepts (Routing, LMM) + link to the papers
  68    - How to switch on the command line
  69