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[sonar] Constify pointer and reference local variables in src/surf/.
[simgrid.git] / 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__", std::vector<double>{498000000}, 0.000015,
61                                            s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE);
62 }
63
64 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
65 {
66   set_maxmin_system(nullptr);
67 }
68
69 double HostL07Model::next_occurring_event(double now)
70 {
71   double min = HostModel::next_occurring_event_full(now);
72   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
73     const L07Action& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
74     if (net_action.latency_ > 0 && (min < 0 || net_action.latency_ < min)) {
75       min = net_action.latency_;
76       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
77     }
78   }
79   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
80
81   return min;
82 }
83
84 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
85 {
86   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
87     L07Action& action = static_cast<L07Action&>(*it);
88     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
89     if (action.latency_ > 0) {
90       if (action.latency_ > delta) {
91         double_update(&(action.latency_), delta, sg_surf_precision);
92       } else {
93         action.latency_ = 0.0;
94       }
95       if ((action.latency_ <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
96         action.updateBound();
97         get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action.get_variable(), 1.0);
98         action.set_last_update();
99       }
100     }
101     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
102               action.get_variable()->get_value() * delta);
103     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
104     action.update_max_duration(delta);
105
106     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
107
108     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
109      *  - The amount of remaining work reached 0
110      *  - The max duration was reached
111      * If it's not done, it may have failed.
112      */
113
114     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_penalty() > 0)) ||
115         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
116       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
117       continue;
118     }
119
120     /* Need to check that none of the model has failed */
121     int i                         = 0;
122     const kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
123     while (cnst != nullptr) {
124       i++;
125       const kernel::resource::Resource* constraint_id = cnst->get_id();
126       if (not constraint_id->is_on()) {
127         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
128         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
129         break;
130       }
131       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
132     }
133   }
134 }
135
136 kernel::resource::CpuAction* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
137                                                             const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
138                                                             double rate)
139 {
140   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
141 }
142
143 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
144                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
145     : CpuAction(model, 1, 0), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
146 {
147   size_t link_nb      = 0;
148   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
149   double latency = 0.0;
150   this->set_last_update();
151
152   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
153
154   if (flops_amount != nullptr)
155     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
156
157   /* Compute the number of affected resources... */
158   if(bytes_amount != nullptr) {
159     std::unordered_set<const char*> affected_links;
160
161     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
162       if (bytes_amount[k] <= 0)
163         continue;
164
165       double lat = 0.0;
166       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
167       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
168       latency = std::max(latency, lat);
169
170       for (auto const& link : route)
171         affected_links.insert(link->get_cname());
172     }
173
174     link_nb = affected_links.size();
175   }
176
177   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
178   latency_ = latency;
179
180   set_variable(
181       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
182
183   if (latency_ > 0)
184     model->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(get_variable(), 0.0);
185
186   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
187    * communication either */
188   for (size_t i = 0; i < host_list.size(); i++)
189     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
190                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
191
192   if (bytes_amount != nullptr) {
193     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
194       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
195         continue;
196       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
197       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
198
199       for (auto const& link : route)
200         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
201     }
202   }
203
204   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
205     this->set_cost(1.0);
206     this->set_remains(0.0);
207   }
208 }
209
210 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
211 {
212   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
213   const double* flops_amount        = new double[2]();
214   double* bytes_amount = new double[4]();
215
216   bytes_amount[1] = size;
217
218   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
219   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
220   return res;
221 }
222
223 kernel::resource::Cpu* CpuL07Model::create_cpu(s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate, int core)
224 {
225   return new CpuL07(this, host, speed_per_pstate, core);
226 }
227
228 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths,
229                                                          double latency, s4u::Link::SharingPolicy policy)
230 {
231   xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "Non WIFI link must have only 1 bandwidth.");
232   return new LinkL07(this, name, bandwidths[0], latency, policy);
233 }
234
235 /************
236  * Resource *
237  ************/
238
239 CpuL07::CpuL07(CpuL07Model* model, simgrid::s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate, int core)
240     : Cpu(model, host, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, speed_per_pstate.front()), speed_per_pstate,
241           core)
242 {
243 }
244
245 CpuL07::~CpuL07()=default;
246
247 LinkL07::LinkL07(NetworkL07Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency,
248                  s4u::Link::SharingPolicy policy)
249     : LinkImpl(model, name, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, bandwidth))
250 {
251   bandwidth_.peak = bandwidth;
252   latency_.peak   = latency;
253
254   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
255     get_constraint()->unshare();
256
257   s4u::Link::on_creation(*get_iface());
258 }
259
260 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::execution_start(double size)
261 {
262   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_host()};
263
264   double* flops_amount = new double[host_list.size()]();
265   flops_amount[0] = size;
266
267   kernel::resource::CpuAction* res =
268       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
269   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
270   return res;
271 }
272
273 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::sleep(double duration)
274 {
275   L07Action *action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
276   action->set_max_duration(duration);
277   action->set_suspend_state(kernel::resource::Action::SuspendStates::SLEEPING);
278   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action->get_variable(), 0.0);
279
280   return action;
281 }
282
283 bool CpuL07::is_used()
284 {
285   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
286 }
287
288 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
289 void CpuL07::on_speed_change()
290 {
291   const kernel::lmm::Variable* var;
292   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
293
294   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
295   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
296     const kernel::resource::Action* action = static_cast<kernel::resource::Action*>(var->get_id());
297
298     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
299   }
300
301   Cpu::on_speed_change();
302 }
303
304 bool LinkL07::is_used()
305 {
306   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
307 }
308
309 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
310 {
311   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
312   if (triggered == speed_.event) {
313     speed_.scale = value;
314     on_speed_change();
315     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
316
317   } else if (triggered == state_event_) {
318     if (value > 0) {
319       if (not is_on()) {
320         XBT_VERB("Restart processes on host %s", get_host()->get_cname());
321         get_host()->turn_on();
322       }
323     } else
324       get_host()->turn_off();
325     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
326
327   } else {
328     xbt_die("Unknown event!\n");
329   }
330 }
331
332 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
333 {
334   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
335   if (triggered == bandwidth_.event) {
336     set_bandwidth(value);
337     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
338
339   } else if (triggered == latency_.event) {
340     set_latency(value);
341     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
342
343   } else if (triggered == state_event_) {
344     if (value > 0)
345       turn_on();
346     else
347       turn_off();
348     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
349
350   } else {
351     xbt_die("Unknown event ! \n");
352   }
353 }
354
355 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
356 {
357   bandwidth_.peak = value;
358   LinkImpl::on_bandwidth_change();
359
360   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
361 }
362
363 void LinkL07::set_latency(double value)
364 {
365   const kernel::lmm::Variable* var;
366   L07Action *action;
367   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
368
369   latency_.peak = value;
370   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
371     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
372     action->updateBound();
373   }
374 }
375 LinkL07::~LinkL07() = default;
376
377 /**********
378  * Action *
379  **********/
380
381 L07Action::~L07Action()
382 {
383   if (free_arrays_) {
384     delete[] computationAmount_;
385     delete[] communicationAmount_;
386   }
387 }
388
389 void L07Action::updateBound()
390 {
391   double lat_current = 0.0;
392
393   size_t host_count = hostList_.size();
394
395   if (communicationAmount_ != nullptr) {
396     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
397       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
398         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
399           double lat = 0.0;
400           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
401           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
402
403           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
404         }
405       }
406     }
407   }
408   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
409   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
410   if ((latency_ <= 0.0) && is_running()) {
411     if (rate_ < 0)
412       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
413     else
414       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
415   }
416 }
417
418 }
419 }