teshsuite/surf/lmm_usage/lmm_solve.cpp

   1 /* Copyright (c) 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 "src/include/catch.hpp"
   7 #include "src/kernel/lmm/maxmin.hpp"
   8 #include "src/surf/surf_interface.hpp"
   9 #include "xbt/log.h"
  10
  11 namespace lmm = simgrid::kernel::lmm;
  12
  13 TEST_CASE("kernel::lmm Single constraint shared systems", "[kernel-lmm-shared-single-sys]")
  14 {
  15   lmm::System* Sys = lmm::make_new_maxmin_system(false);
  16
  17   SECTION("Variable weight")
  18   {
  19     /*
  20      * System under consideration:
  21      * 1\times\rho_1^{1} + 1\times\rho_2^{2} + 1\times\rho_3^{3} \le 10
  22      */
  23
  24     lmm::Constraint* sys_cnst = Sys->constraint_new(nullptr, 10);
  25     lmm::Variable* sys_var_1  = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
  26     lmm::Variable* sys_var_2  = Sys->variable_new(nullptr, 2, 0.0, 1);
  27     lmm::Variable* sys_var_3  = Sys->variable_new(nullptr, 3, 0.0, 1);
  28
  29     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_1, 1);
  30     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_2, 1);
  31     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_3, 1);
  32     Sys->solve();
  33
  34     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 5.45455, sg_maxmin_precision));
  35     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 2.72727, sg_maxmin_precision));
  36     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 1.81818, sg_maxmin_precision));
  37   }
  38
  39   SECTION("Consumption weight")
  40   {
  41     /*
  42      * System under consideration:
  43      * 1\times\rho_1^{1} + 2\times\rho_2^{1} + 3\times\rho_3^{1} \le 10
  44      */
  45
  46     lmm::Constraint* sys_cnst = Sys->constraint_new(nullptr, 10);
  47     lmm::Variable* sys_var_1  = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
  48     lmm::Variable* sys_var_2  = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
  49     lmm::Variable* sys_var_3  = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
  50
  51     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_1, 1);
  52     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_2, 2);
  53     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_3, 3);
  54     Sys->solve();
  55
  56     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 1.666667, sg_maxmin_precision));
  57     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 1.666667, sg_maxmin_precision));
  58     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 1.666667, sg_maxmin_precision));
  59   }
  60
  61   SECTION("Consumption weight + variable weight")
  62   {
  63     /*
  64      * Strange system under consideration:
  65      * 56\times\rho_1^{74} + 21\times\rho_2^{6} + 2\times\rho_3^{2} \le 123
  66      */
  67
  68     lmm::Constraint* sys_cnst = Sys->constraint_new(nullptr, 123);
  69     lmm::Variable* sys_var_1  = Sys->variable_new(nullptr, 56, 0.0, 1);
  70     lmm::Variable* sys_var_2  = Sys->variable_new(nullptr, 21, 0.0, 1);
  71     lmm::Variable* sys_var_3  = Sys->variable_new(nullptr, 3, 0.0, 1);
  72
  73     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_1, 74);
  74     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_2, 6);
  75     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_3, 2);
  76     Sys->solve();
  77
  78     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 0.9659686, sg_maxmin_precision));
  79     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 2.575916, sg_maxmin_precision));
  80     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 18.03141, sg_maxmin_precision));
  81   }
  82
  83   Sys->variable_free_all();
  84   delete Sys;
  85 }
  86
  87 TEST_CASE("kernel::lmm Multiple constraint shared systems", "[kernel-lmm-shared-multiple-sys]")
  88 {
  89   lmm::System* Sys = lmm::make_new_maxmin_system(false);
  90
  91   SECTION("3 Constraints system")
  92   {
  93
  94     /*
  95      * System under consideration:
  96      * 4\times\rho_1^{5.1} + 2.6\times\rho_2^{7} + 1.2\times\rho_3^{8.5} \le 14.6 \\
  97      * 5\times\rho_4^{6.2} + 2\times\rho_2^{7}   + 4.1\times\rho_3^{8.5} \le 40.7 \\
  98      * 6\times\rho_5^1                                                   \le 7
  99      */
 100
 101     lmm::Constraint* sys_cnst_1 = Sys->constraint_new(nullptr, 14.6);
 102     lmm::Constraint* sys_cnst_2 = Sys->constraint_new(nullptr, 10.7);
 103     lmm::Constraint* sys_cnst_3 = Sys->constraint_new(nullptr, 7);
 104
 105     lmm::Variable* sys_var_1 = Sys->variable_new(nullptr, 5.1, 0.0, 1);
 106     lmm::Variable* sys_var_2 = Sys->variable_new(nullptr, 7, 0.0, 2);
 107     lmm::Variable* sys_var_3 = Sys->variable_new(nullptr, 8.5, 0.0, 2);
 108     lmm::Variable* sys_var_4 = Sys->variable_new(nullptr, 6.2, 0.0, 1);
 109     lmm::Variable* sys_var_5 = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
 110
 111     // Constraint 1
 112     Sys->expand(sys_cnst_1, sys_var_1, 4);
 113     Sys->expand(sys_cnst_1, sys_var_2, 2.6);
 114     Sys->expand(sys_cnst_1, sys_var_3, 1.2);
 115     // Constraint 2
 116     Sys->expand(sys_cnst_2, sys_var_4, 5);
 117     Sys->expand(sys_cnst_2, sys_var_2, 2);
 118     Sys->expand(sys_cnst_2, sys_var_3, 4.1);
 119     // Constraint 3
 120     Sys->expand(sys_cnst_3, sys_var_5, 6);
 121     Sys->solve();
 122
 123     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 2.779119, sg_maxmin_precision));
 124     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 0.9708181, sg_maxmin_precision));
 125     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 0.7994973, sg_maxmin_precision));
 126     REQUIRE(double_equals(sys_var_4->get_value(), 1.096085, sg_maxmin_precision));
 127     REQUIRE(double_equals(sys_var_5->get_value(), 1.166667, sg_maxmin_precision));
 128   }
 129
 130   Sys->variable_free_all();
 131   delete Sys;
 132 }
 133
 134 TEST_CASE("kernel::lmm Single constraint unshared systems", "[kernel-lmm-unshared-single-sys]")
 135 {
 136   lmm::System* Sys = lmm::make_new_maxmin_system(false);
 137
 138   SECTION("Variable weight")
 139   {
 140     /*
 141      * System under consideration:
 142      * 1\times\rho_1^{1} + 1\times\rho_2^{2} + 1\times\rho_3^{3} \le 10
 143      */
 144
 145     lmm::Constraint* sys_cnst = Sys->constraint_new(nullptr, 10);
 146     sys_cnst->unshare(); // FATPIPE
 147     lmm::Variable* sys_var_1 = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
 148     lmm::Variable* sys_var_2 = Sys->variable_new(nullptr, 2, 0.0, 1);
 149     lmm::Variable* sys_var_3 = Sys->variable_new(nullptr, 3, 0.0, 1);
 150
 151     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_1, 1);
 152     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_2, 1);
 153     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_3, 1);
 154     Sys->solve();
 155
 156     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 10, sg_maxmin_precision));
 157     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 5, sg_maxmin_precision));
 158     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 3.333333, sg_maxmin_precision));
 159   }
 160
 161   SECTION("Consumption weight")
 162   {
 163     /*
 164      * System under consideration:
 165      * 1\times\rho_1^{1} + 2\times\rho_2^{1} + 3\times\rho_3^{1} \le 10
 166      */
 167
 168     lmm::Constraint* sys_cnst = Sys->constraint_new(nullptr, 10);
 169     sys_cnst->unshare();
 170     lmm::Variable* sys_var_1 = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
 171     lmm::Variable* sys_var_2 = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
 172     lmm::Variable* sys_var_3 = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
 173
 174     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_1, 1);
 175     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_2, 2);
 176     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_3, 3);
 177     Sys->solve();
 178
 179     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 3.333333, sg_maxmin_precision));
 180     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 3.333333, sg_maxmin_precision));
 181     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 3.333333, sg_maxmin_precision));
 182   }
 183
 184   SECTION("Consumption weight + variable weight")
 185   {
 186     /*
 187      * Strange system under consideration:
 188      * 56\times\rho_1^{74} + 21\times\rho_2^{6} + 2\times\rho_3^{2} \le 123
 189      */
 190
 191     lmm::Constraint* sys_cnst = Sys->constraint_new(nullptr, 123);
 192     sys_cnst->unshare();
 193     lmm::Variable* sys_var_1 = Sys->variable_new(nullptr, 56, 0.0, 1);
 194     lmm::Variable* sys_var_2 = Sys->variable_new(nullptr, 21, 0.0, 1);
 195     lmm::Variable* sys_var_3 = Sys->variable_new(nullptr, 3, 0.0, 1);
 196
 197     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_1, 74);
 198     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_2, 6);
 199     Sys->expand(sys_cnst, sys_var_3, 2);
 200     Sys->solve();
 201
 202     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 1.662162, sg_maxmin_precision));
 203     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 4.432432, sg_maxmin_precision));
 204     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 31.02703, sg_maxmin_precision));
 205   }
 206
 207   Sys->variable_free_all();
 208   delete Sys;
 209 }
 210
 211 TEST_CASE("kernel::lmm Multiple constraint unshared systems", "[kernel-lmm-unshared-multiple-sys]")
 212 {
 213   lmm::System* Sys = lmm::make_new_maxmin_system(false);
 214
 215   SECTION("3 Constraints system")
 216   {
 217
 218     /*
 219      * System under consideration:
 220      * 4\times\rho_1^{5.1} + 2.6\times\rho_2^{7} + 1.2\times\rho_3^{8.5} \le 14.6 \\
 221      * 5\times\rho_4^{6.2} + 2\times\rho_2^{7}   + 4.1\times\rho_3^{8.5} \le 40.7 \\
 222      * 6\times\rho_5^1                                                   \le 7
 223      */
 224
 225     lmm::Constraint* sys_cnst_1 = Sys->constraint_new(nullptr, 14.6);
 226     sys_cnst_1->unshare();
 227     lmm::Constraint* sys_cnst_2 = Sys->constraint_new(nullptr, 10.7);
 228     sys_cnst_2->unshare();
 229     lmm::Constraint* sys_cnst_3 = Sys->constraint_new(nullptr, 7);
 230     sys_cnst_3->unshare();
 231
 232     lmm::Variable* sys_var_1 = Sys->variable_new(nullptr, 5.1, 0.0, 1);
 233     lmm::Variable* sys_var_2 = Sys->variable_new(nullptr, 7, 0.0, 2);
 234     lmm::Variable* sys_var_3 = Sys->variable_new(nullptr, 8.5, 0.0, 2);
 235     lmm::Variable* sys_var_4 = Sys->variable_new(nullptr, 6.2, 0.0, 1);
 236     lmm::Variable* sys_var_5 = Sys->variable_new(nullptr, 1, 0.0, 1);
 237
 238     // Constraint 1
 239     Sys->expand(sys_cnst_1, sys_var_1, 4);
 240     Sys->expand(sys_cnst_1, sys_var_2, 2.6);
 241     Sys->expand(sys_cnst_1, sys_var_3, 1.2);
 242     // Constraint 2
 243     Sys->expand(sys_cnst_2, sys_var_4, 5);
 244     Sys->expand(sys_cnst_2, sys_var_2, 2);
 245     Sys->expand(sys_cnst_2, sys_var_3, 4.1);
 246     // Constraint 3
 247     Sys->expand(sys_cnst_3, sys_var_5, 6);
 248     Sys->solve();
 249
 250     REQUIRE(double_equals(sys_var_1->get_value(), 3.65, sg_maxmin_precision));
 251     REQUIRE(double_equals(sys_var_2->get_value(), 1.895429, sg_maxmin_precision));
 252     REQUIRE(double_equals(sys_var_3->get_value(), 1.560941, sg_maxmin_precision));
 253     REQUIRE(double_equals(sys_var_4->get_value(), 2.14, sg_maxmin_precision));
 254     REQUIRE(double_equals(sys_var_5->get_value(), 1.166667, sg_maxmin_precision));
 255   }
 256
 257   Sys->variable_free_all();
 258   delete Sys;
 259 }