Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Merge branch 'master' of scm.gforge.inria.fr:/gitroot/simgrid/simgrid
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2015. 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 /* TODO:
8  * 1. add the support of trace
9  * 2. use parallel tasks to simulate CPU overhead and remove the experimental code generating micro computation tasks
10  */
11
12 #include <xbt/ex.hpp>
13
14 #include <simgrid/s4u/VirtualMachine.hpp>
15 #include <simgrid/s4u/host.hpp>
16
17 #include "msg_private.h"
18 #include "xbt/sysdep.h"
19 #include "xbt/log.h"
20 #include "simgrid/host.h"
21
22 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
23
24
25 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
26 /** \ingroup m_vm_management
27  * \brief Returns the value of a given vm property
28  *
29  * \param vm a vm
30  * \param name a property name
31  * \return value of a property (or nullptr if property not set)
32  */
33 const char *MSG_vm_get_property_value(msg_vm_t vm, const char *name)
34 {
35   return MSG_host_get_property_value(vm, name);
36 }
37
38 /** \ingroup m_vm_management
39  * \brief Returns a xbt_dict_t consisting of the list of properties assigned to this host
40  *
41  * \param vm a vm
42  * \return a dict containing the properties
43  */
44 xbt_dict_t MSG_vm_get_properties(msg_vm_t vm)
45 {
46   xbt_assert((vm != nullptr), "Invalid parameters (vm is nullptr)");
47   return vm->properties();
48 }
49
50 /** \ingroup m_host_management
51  * \brief Change the value of a given host property
52  *
53  * \param vm a vm
54  * \param name a property name
55  * \param value what to change the property to
56  * \param free_ctn the freeing function to use to kill the value on need
57  */
58 void MSG_vm_set_property_value(msg_vm_t vm, const char *name, void *value, void_f_pvoid_t free_ctn)
59 {
60   xbt_dict_set(MSG_host_get_properties(vm), name, value, free_ctn);
61 }
62 /** \ingroup m_vm_management
63  * \brief Set the parameters of a given host
64  *
65  * \param vm a vm
66  * \param params a parameter object
67  */
68 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
69 {
70   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
71 }
72
73 /** \ingroup m_vm_management
74  * \brief Get the parameters of a given host
75  *
76  * \param host a host
77  * \param params a prameter object
78  */
79 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
80 {
81   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
82 }
83
84 /** \ingroup msg_vm_management
85  * \brief Finds a msg_vm_t using its name.
86  *
87  * This is a name directory service
88  * \param name the name of a vm.
89  * \return the corresponding vm
90  *
91  * Please note that a VM is a specific host. Hence, you should give a different name for each VM/PM.
92  */
93 msg_vm_t MSG_vm_get_by_name(const char *name)
94 {
95   return MSG_host_by_name(name);
96 }
97
98 /** \ingroup m_vm_management
99  *
100  * \brief Return the name of the #msg_host_t.
101  *
102  * This functions checks whether \a host is a valid pointer or not and return its name.
103  */
104 const char *MSG_vm_get_name(msg_vm_t vm)
105 {
106   return MSG_host_get_name(vm);
107 }
108
109 /* **** Check state of a VM **** */
110 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
111 {
112   return simcall_vm_get_state(vm) == state;
113 }
114
115 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
116  *  @ingroup msg_VMs
117  */
118 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
119 {
120   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
121 }
122
123 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
124  *  @ingroup msg_VMs
125  */
126 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
127 {
128   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
129 }
130
131 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
132  *  @ingroup msg_VMs
133  */
134 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
135 {
136   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(vm);
137   return priv->is_migrating;
138 }
139
140 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
141  *  @ingroup msg_VMs
142  */
143 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
144 {
145   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
146 }
147
148 /** @brief Returns whether the given VM is being saved (FIXME: live saving or not?).
149  *  @ingroup msg_VMs
150  */
151 int MSG_vm_is_saving(msg_vm_t vm)
152 {
153   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVING);
154 }
155
156 /** @brief Returns whether the given VM has been saved, not running.
157  *  @ingroup msg_VMs
158  */
159 int MSG_vm_is_saved(msg_vm_t vm)
160 {
161   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SAVED);
162 }
163
164 /** @brief Returns whether the given VM is being restored, not running.
165  *  @ingroup msg_VMs
166  */
167 int MSG_vm_is_restoring(msg_vm_t vm)
168 {
169   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RESTORING);
170 }
171
172 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
173 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
174  *  @ingroup msg_VMs*
175  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
176  *  @param name      [TODO]
177  *  @param ncpus     [TODO]
178  *  @param ramsize   [TODO]
179  *  @param net_cap   Maximal bandwidth that the VM can consume (in MByte/s)
180  *  @param disk_path (unused) Path to the image that boots
181  *  @param disksize  (unused) will represent the size of the VM (will be used during migrations)
182  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
183  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
184  */
185 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char *name, int ncpus, int ramsize, int net_cap, char *disk_path,
186                        int disksize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
187 {
188   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration
189    * bandwidth */
190   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
191   double update_speed = ((double)dp_intensity/100) * mig_netspeed;
192
193   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
194   s_vm_params_t params;
195   memset(&params, 0, sizeof(params));
196   params.ramsize = (sg_size_t)ramsize * 1024 * 1024;
197   //params.overcommit = 0;
198   params.devsize = 0;
199   params.skip_stage2 = 0;
200   params.max_downtime = 0.03;
201   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
202   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
203   params.mig_speed = (double)mig_netspeed * 1024 * 1024; // mig_speed
204
205   //XBT_INFO("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f",params.dp_rate,
206   //         params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
207   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
208
209   return vm;
210 }
211
212 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
213  *  @ingroup msg_VMs*
214  *
215  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
216  */
217 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t ind_pm, const char *name)
218 {
219   /* make sure the VM of the same name does not exit */
220   {
221     simgrid::s4u::Host* ind_host_tmp = sg_host_by_name(name);
222     if (ind_host_tmp != nullptr && sg_host_simix(ind_host_tmp) != nullptr) {
223       XBT_ERROR("host %s already exits", name);
224       return nullptr;
225     }
226   }
227
228   /* Note: ind_vm and vm_workstation point to the same elm object. */
229   /* Ask the SIMIX layer to create the surf vm resource */
230   sg_host_t ind_vm_workstation = simcall_vm_create(name, ind_pm);
231
232   msg_vm_t ind_vm = (msg_vm_t) __MSG_host_create(ind_vm_workstation);
233
234   XBT_DEBUG("A new VM (%s) has been created", name);
235
236   TRACE_msg_vm_create(name, ind_pm);
237
238   return ind_vm;
239 }
240
241 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
242  *  @ingroup msg_VMs
243  */
244 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
245 {
246   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
247     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
248
249   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
250   if (MSG_vm_is_running(vm))
251       simcall_vm_shutdown(vm);
252
253   if (!MSG_vm_is_created(vm)) {
254     XBT_CRITICAL("shutdown the given VM before destroying it");
255     DIE_IMPOSSIBLE;
256   }
257
258   /* Then, destroy the VM object */
259   simcall_vm_destroy(vm);
260
261   TRACE_msg_vm_end(vm);
262 }
263
264 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
265  *  @ingroup msg_VMs
266  *
267  *  If the VM cannot be started, an exception is generated.
268  */
269 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
270 {
271   simcall_vm_start(vm);
272
273   TRACE_msg_vm_start(vm);
274 }
275
276 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM. Any memory that they allocated will be leaked.
277  *  @ingroup msg_VMs
278  *
279  * FIXME: No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep() or something.
280  *        I'm not quite sure.
281  */
282 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
283 {
284   /* msg_vm_t equals to msg_host_t */
285   simcall_vm_shutdown(vm);
286
287   // TRACE_msg_vm_(vm);
288 }
289
290 /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
291  * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
292 static inline char *get_mig_mbox_src_dst(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
293 {
294   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
295   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
296   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
297
298   return bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
299 }
300
301 static inline char *get_mig_mbox_ctl(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
302 {
303   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
304   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
305   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
306
307   return bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
308 }
309
310 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
311 {
312   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
313   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
314   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
315
316   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
317 }
318
319 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
320 {
321   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
322   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
323   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
324
325   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
326 }
327
328 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
329 {
330   const char *vm_name = sg_host_get_name(vm);
331   const char *src_pm_name = sg_host_get_name(src_pm);
332   const char *dst_pm_name = sg_host_get_name(dst_pm);
333
334   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm_name, src_pm_name, dst_pm_name);
335 }
336
337 struct migration_session {
338   msg_vm_t vm;
339   msg_host_t src_pm;
340   msg_host_t dst_pm;
341
342   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
343    * know the completion of the migration. */
344   char *mbox_ctl;
345   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
346   char *mbox;
347 };
348
349 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
350 {
351   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
352
353   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
354   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
355
356   s_vm_params_t params;
357   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
358
359   int need_exit = 0;
360
361   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
362
363   int ret = 0;
364   for (;;) {
365     msg_task_t task = nullptr;
366     ret = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
367     {
368       if (ret != MSG_OK) {
369         // An error occurred, clean the code and return
370         // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
371         xbt_free(finalize_task_name);
372         return 0;
373       }
374     }
375
376     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
377       need_exit = 1;
378
379     MSG_task_destroy(task);
380
381     if (need_exit)
382       break;
383   }
384
385   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
386   // Hence complete the migration
387
388   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
389   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
390   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
391    msg_vm_t vm = ms->vm;
392    msg_host_t src_pm = ms->src_pm;
393    msg_host_t dst_pm = ms-> dst_pm;
394
395 // TODO: we have an issue, if the DST node is turning off during the three next calls, then the VM is in an inconsistent
396 //       state. I should check with Takahiro in order to make this portion of code atomic
397 //
398 //  /* Update the vm location */
399 //  simcall_vm_migrate(vm, dst_pm);
400 // 
401 //  /* Resume the VM */
402 //  simcall_vm_resume(vm);
403 //
404    simcall_vm_migratefrom_resumeto(vm, src_pm, dst_pm); 
405
406   {
407    // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
408    msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(vm);
409    priv->is_migrating = 0;
410    XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", sg_host_get_name(ms->vm), sg_host_get_name(ms->src_pm),
411              sg_host_get_name(ms->dst_pm));
412    TRACE_msg_vm_change_host(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm);
413   }
414   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
415   {
416     char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
417     msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
418     msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
419     // xbt_assert(ret == MSG_OK);
420     if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
421       // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
422       // has been correctly migrated on the DST node
423       // TODO What does it mean ? What should we do ?
424       MSG_task_destroy(task);
425     } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
426       // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
427       MSG_task_destroy(task);
428     }
429     xbt_free(task_name);
430   }
431
432   xbt_free(finalize_task_name);
433
434   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
435   return 0;
436 }
437
438 static void reset_dirty_pages(msg_vm_t vm)
439 {
440   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(vm);
441
442   char *key = nullptr;
443   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
444   dirty_page_t dp = nullptr;
445   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
446     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
447     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
448     dp->prev_remaining = remaining;
449
450     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
451   }
452 }
453
454 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
455 {
456   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(vm);
457   priv->dp_enabled = 1;
458
459   reset_dirty_pages(vm);
460 }
461
462 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
463 {
464   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(vm);
465   priv->dp_enabled = 0;
466 }
467
468 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
469 {
470   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
471   double duration = clock - dp->prev_clock;
472
473   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)",
474       key, sg_host_get_name(vm), computed, dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
475
476   return computed;
477 }
478
479 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
480 {
481   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(vm);
482   double total = 0;
483
484   char *key = nullptr;
485   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
486   dirty_page_t dp = nullptr;
487   xbt_dict_foreach(priv->dp_objs, cursor, key, dp) {
488     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
489
490     double clock = MSG_get_clock();
491
492     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
493     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
494
495     dp->prev_remaining = remaining;
496     dp->prev_clock = clock;
497   }
498
499   total += priv->dp_updated_by_deleted_tasks;
500
501   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)",
502       stage_for_fancy_debug, stage2_round_for_fancy_debug, total, priv->dp_updated_by_deleted_tasks);
503
504   priv->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
505
506   return total;
507 }
508
509 // TODO Is this code redundant with the information provided by
510 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
511 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
512 {
513   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(host);
514   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
515   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
516
517   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
518   dp->task = task;
519
520   /* It should be okay that we add a task onto a migrating VM. */
521   if (priv->dp_enabled) {
522     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
523     dp->prev_remaining = remaining;
524   }
525
526   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key) == nullptr);
527   xbt_dict_set(priv->dp_objs, key, dp, nullptr);
528   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, sg_host_get_name(host), remaining, priv->dp_enabled);
529
530   xbt_free(key);
531 }
532
533 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
534 {
535   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(host);
536
537   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
538
539   dirty_page_t dp = (dirty_page_t) xbt_dict_get_or_null(priv->dp_objs, key);
540   xbt_assert(dp->task == task);
541
542   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
543    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
544   if (priv->dp_enabled) {
545     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
546     double clock = MSG_get_clock();
547     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
548     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
549
550     priv->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
551   }
552
553   xbt_dict_remove(priv->dp_objs, key);
554   xbt_free(dp);
555
556   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, sg_host_get_name(host));
557
558   xbt_free(key);
559 }
560
561 static sg_size_t send_migration_data(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, sg_size_t size, char *mbox,
562                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
563 {
564   sg_size_t sent = 0;
565   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
566   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, (double)size, nullptr);
567
568   /* TODO: clean up */
569
570   double clock_sta = MSG_get_clock();
571
572   msg_error_t ret;
573   if (mig_speed > 0)
574     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
575   else
576     ret = MSG_task_send(task, mbox);
577
578   xbt_free(task_name);
579
580   if (ret == MSG_OK) {
581     sent = size;
582   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
583     sg_size_t remaining = (sg_size_t)MSG_task_get_remaining_communication(task);
584     sent = size - remaining;
585     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
586   }
587
588   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
589   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
590     //XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
591     MSG_task_destroy(task);
592     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_get_name(vm), stage);
593   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
594     //XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_name(vm), stage);
595     MSG_task_destroy(task);
596     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", sg_host_get_name(vm), stage);
597   }
598
599   double clock_end = MSG_get_clock();
600   double duration = clock_end - clock_sta;
601   double actual_speed = size / duration;
602
603   if (stage == 2)
604     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)",
605               stage, stage2_round, size, duration, actual_speed, mig_speed);
606   else
607     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)",
608               stage, size, duration, actual_speed, mig_speed);
609
610   return sent;
611 }
612
613 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
614 {
615   double updated_size = computed * dp_rate;
616   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
617   if (updated_size > dp_cap) {
618     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
619     //          dp_cap);
620     updated_size = dp_cap;
621   }
622
623   return (sg_size_t) updated_size;
624 }
625
626 static double send_stage1(struct migration_session *ms, sg_size_t ramsize, double mig_speed, double dp_rate,
627                           double dp_cap)
628 {
629   // const long chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100;
630   const sg_size_t chunksize = (sg_size_t)1024 * 1024 * 100000;
631   sg_size_t remaining = ramsize;
632   double computed_total = 0;
633
634   while (remaining > 0) {
635     sg_size_t datasize = chunksize;
636     if (remaining < chunksize)
637       datasize = remaining;
638
639     remaining -= datasize;
640     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, datasize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
641     double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
642     computed_total += computed;
643   }
644
645   return computed_total;
646 }
647
648 static double get_threshold_value(double bandwidth, double max_downtime)
649 {
650   return max_downtime * bandwidth;
651 }
652
653 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
654 {
655   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
656
657   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
658   migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
659
660   s_vm_params_t params;
661   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
662   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
663   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
664   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
665   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
666   const double dp_rate      = params.dp_rate;
667   const double dp_cap       = params.dp_cap;
668   const double mig_speed    = params.mig_speed;
669   double max_downtime       = params.max_downtime;
670
671   /* hard code it temporally. Fix Me */
672 #define MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME 10000000.0
673   double mig_timeout = MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME;
674
675   double remaining_size = (double) (ramsize + devsize);
676   double threshold = 0.0;
677
678   /* check parameters */
679   if (ramsize == 0)
680     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
681
682   if (max_downtime <= 0) {
683     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
684     max_downtime = 0.03;
685   }
686
687   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
688   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
689   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
690
691   double computed_during_stage1 = 0;
692   if (!skip_stage1) {
693     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
694
695     try {
696       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
697        * transfer exceeds the timeout value. */
698       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
699       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
700       remaining_size -= sent;
701       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
702
703       if (sent < ramsize) {
704         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
705         skip_stage2 = 1;
706       } else if (sent > ramsize)
707         XBT_CRITICAL("bug");
708
709     }
710     catch (xbt_ex& e) {
711       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
712       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
713       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
714       return 0;
715     }
716
717     double clock_post_send = MSG_get_clock();
718     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
719     if (mig_timeout < 0) {
720       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value (%lf > %lf), skip stage 2",
721           (clock_post_send - clock_prev_send), MIGRATION_TIMEOUT_DO_NOT_HARDCODE_ME);
722       skip_stage2 = 1;
723     }
724
725     /* estimate bandwidth */
726     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
727     threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
728     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
729   }
730
731
732   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
733  if (! skip_stage2) {
734
735   int stage2_round = 0;
736   for (;;) {
737
738     sg_size_t updated_size = 0;
739     if (stage2_round == 0) {
740       /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
741       updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
742     } else {
743       double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
744       updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
745     }
746
747     XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f",
748         stage2_round, updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
749
750     /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
751     remaining_size += updated_size;
752     XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round,
753         remaining_size, (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
754     if (remaining_size < threshold)
755       break;
756
757     sg_size_t sent = 0;
758     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
759     try {
760       XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
761       sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
762                                  mig_timeout);
763     }
764     catch (xbt_ex& e) {
765       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
766       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
767       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
768       return 0;
769     }
770     double clock_post_send = MSG_get_clock();
771
772     if (sent == updated_size) {
773       /* timeout did not happen */
774       double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
775       threshold = get_threshold_value(bandwidth, max_downtime);
776       XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
777       remaining_size -= sent;
778       stage2_round += 1;
779       mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
780       xbt_assert(mig_timeout > 0);
781
782     } else if (sent < updated_size) {
783       /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
784        * updated before timeout must be added to the remaining size. */
785       XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf",
786           stage2_round, sent, updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
787       remaining_size -= sent;
788
789       double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
790       updated_size = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
791       remaining_size += updated_size;
792       break;
793     } else
794       XBT_CRITICAL("bug");
795   }
796  }
797
798   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
799   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
800   simcall_vm_suspend(ms->vm);
801   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
802
803   try {
804     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
805     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, (sg_size_t)remaining_size, ms->mbox, 3, 0, mig_speed, -1);
806   }
807   catch(xbt_ex& e) {
808     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
809     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
810     simcall_vm_resume(ms->vm);
811     return 0;
812   }
813
814   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
815   // effectively the VM on the DST node.
816   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
817
818   return 0;
819 }
820
821 static int do_migration(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
822 {
823   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
824   ms->vm = vm;
825   ms->src_pm = src_pm;
826   ms->dst_pm = dst_pm;
827   ms->mbox_ctl = get_mig_mbox_ctl(vm, src_pm, dst_pm);
828   ms->mbox = get_mig_mbox_src_dst(vm, src_pm, dst_pm);
829
830   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
831   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
832
833 //  msg_process_t tx_process, rx_process; 
834 //  MSG_process_create(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm);
835 //  MSG_process_create(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm);
836 #if 1
837  {
838  char **argv = xbt_new(char *, 2);
839  argv[0] = pr_rx_name;
840  argv[1] = nullptr;
841 /*rx_process = */ MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
842  }
843  {
844  char **argv = xbt_new(char *, 2);
845  argv[0] = pr_tx_name;
846  argv[1] = nullptr;
847 /* tx_process = */MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
848  }
849 #endif
850
851   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
852   {
853     XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
854     msg_task_t task = nullptr;
855     msg_error_t ret = MSG_TIMEOUT;
856     while (ret == MSG_TIMEOUT && MSG_host_is_on(dst_pm)) //Wait while you receive the message o
857      ret = MSG_task_receive_with_timeout(&task, ms->mbox_ctl, 4);
858
859     xbt_free(ms->mbox_ctl);
860     xbt_free(ms->mbox);
861     xbt_free(ms);
862
863     //xbt_assert(ret == MSG_OK);
864     if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
865         // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
866         // other side. Hence, just throw the execption
867         XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
868         //MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
869                                         // required or not
870         return -1; 
871     } 
872     else if((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)){
873         // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
874         XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
875         return -2;  
876     }
877
878     char *expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
879     xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
880     xbt_free(expected_task_name);
881     MSG_task_destroy(task);
882     return 0;
883   }
884 }
885
886 /** @brief Migrate the VM to the given host.
887  *  @ingroup msg_VMs
888  *
889  * FIXME: No migration cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a MSG_task_send() before or after,
890  * depending on whether you want to do cold or hot migration.
891  */
892 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t new_pm)
893 {
894   /* some thoughts:
895    * - One approach is ...
896    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
897    *   receive the state of the source
898    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
899    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
900    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
901    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
902    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
903    *
904    * - Another one is ...
905    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
906    *
907    * The second one would be easier.
908    */
909
910   msg_host_t old_pm = (msg_host_t) simcall_vm_get_pm(vm);
911
912   if(MSG_host_is_off(old_pm))
913     THROWF(vm_error, 0, "SRC host(%s) seems off, cannot start a migration", sg_host_get_name(old_pm));
914
915   if(MSG_host_is_off(new_pm))
916     THROWF(vm_error, 0, "DST host(%s) seems off, cannot start a migration", sg_host_get_name(new_pm));
917
918   if (!MSG_vm_is_running(vm))
919     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is not running", sg_host_get_name(vm));
920
921   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
922     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is already migrating", sg_host_get_name(vm));
923
924   msg_host_priv_t priv = sg_host_msg(vm);
925   priv->is_migrating = 1;
926
927   {
928     int ret = do_migration(vm, old_pm, new_pm);
929     if (ret == -1){
930      priv->is_migrating = 0;
931      THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration");
932     }
933     else if(ret == -2){
934      priv->is_migrating = 0;
935      THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration");
936     }
937   }
938
939   // This part is done in the RX code, to handle the corner case where SRC can crash just at the end of the migration
940   // process. In that case, the VM has been already assigned to the DST node.
941   //XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", vm->key, old_pm->key, new_pm->key);
942   //TRACE_msg_vm_change_host(vm, old_pm, new_pm);
943 }
944
945 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
946  *  @ingroup msg_VMs
947  *
948  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
949  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
950  *
951  * No suspension cost occurs.
952  */
953 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
954 {
955   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
956     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
957
958   simcall_vm_suspend(vm);
959
960   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
961
962   TRACE_msg_vm_suspend(vm);
963 }
964
965 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
966  *  @ingroup msg_VMs
967  *
968  * No resume cost occurs.
969  */
970 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
971 {
972   simcall_vm_resume(vm);
973
974   TRACE_msg_vm_resume(vm);
975 }
976
977
978 /** @brief Immediately save the execution of all processes within the given VM.
979  *  @ingroup msg_VMs
980  *
981  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
982  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
983  *
984  * FIXME: No suspension cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_write() before
985  * or after, depending on the exact semantic of VM save to you.
986  */
987 void MSG_vm_save(msg_vm_t vm)
988 {
989   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
990     THROWF(vm_error, 0, "VM(%s) is migrating", sg_host_get_name(vm));
991
992   simcall_vm_save(vm);
993   TRACE_msg_vm_save(vm);
994 }
995
996 /** @brief Restore the execution of the VM. All processes on the VM run again.
997  *  @ingroup msg_VMs
998  *
999  * FIXME: No restore cost occurs. If you want to simulate this too, you want to use a \ref MSG_file_read() before or
1000  * after, depending on the exact semantic of VM restore to you.
1001  */
1002 void MSG_vm_restore(msg_vm_t vm)
1003 {
1004   simcall_vm_restore(vm);
1005
1006   TRACE_msg_vm_restore(vm);
1007 }
1008
1009 /** @brief Get the physical host of a given VM.
1010  *  @ingroup msg_VMs
1011  */
1012 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
1013 {
1014   return (msg_host_t) simcall_vm_get_pm(vm);
1015 }
1016
1017 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
1018  *  @ingroup msg_VMs
1019  *
1020  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
1021  *
1022  * For example,
1023  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
1024  *  On VM0, there is Task2.
1025  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
1026  * Then,
1027  *  Task1\@PM0 gets 50%.
1028  *  Task2\@VM0 gets 25%.
1029  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
1030  *
1031  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a task on the VM does not affect the bound of
1032  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
1033  *
1034  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
1035  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
1036  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
1037  *
1038  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
1039  *
1040  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
1041  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
1042  */
1043 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
1044 {
1045   simcall_vm_set_bound(vm, bound);
1046 }