Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
d7c829eb73f230414cc39249bbe0859a566289dd
[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 "src/instr/instr_private.h"
15 #include "src/msg/msg_private.h"
16 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
17 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
18
19 #include "simgrid/host.h"
20 #include "simgrid/simix.hpp"
21
22 SG_BEGIN_DECL()
23
24 struct dirty_page {
25   double prev_clock;
26   double prev_remaining;
27   msg_task_t task;
28 };
29 typedef struct dirty_page s_dirty_page;
30 typedef struct dirty_page* dirty_page_t;
31
32 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
33
34 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
35
36 /** \ingroup m_vm_management
37  * \brief Set the parameters of a given host
38  *
39  * \param vm a vm
40  * \param params a parameter object
41  */
42 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
43 {
44   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(params);
45 }
46
47 /** \ingroup m_vm_management
48  * \brief Get the parameters of a given host
49  *
50  * \param vm the vm you are interested into
51  * \param params a prameter object
52  */
53 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
54 {
55   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->parameters(params);
56 }
57
58 /* **** Check state of a VM **** */
59 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
60 {
61   simgrid::s4u::VirtualMachine* castedVm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
62   return castedVm->pimpl_vm_ != nullptr && castedVm->pimpl_vm_->getState() == state;
63 }
64
65 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
66  *  @ingroup msg_VMs
67  */
68 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
69 {
70   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
71 }
72
73 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
74  *  @ingroup msg_VMs
75  */
76 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
77 {
78   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
79 }
80
81 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
82  *  @ingroup msg_VMs
83  */
84 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
85 {
86   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->isMigrating();
87 }
88
89 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
90  *  @ingroup msg_VMs
91  */
92 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
93 {
94   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
95 }
96
97 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
98 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
99  *  @ingroup msg_VMs*
100  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
101  *  @param name      Must be unique
102  *  @param ramsize   [TODO]
103  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
104  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
105  */
106 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
107 {
108   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
109
110   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
111   double host_speed = MSG_host_get_speed(pm);
112   double update_speed = (static_cast<double>(dp_intensity)/100) * mig_netspeed;
113
114   msg_vm_t vm = MSG_vm_create_core(pm, name);
115   s_vm_params_t params;
116   memset(&params, 0, sizeof(params));
117   params.ramsize = static_cast<sg_size_t>(ramsize) * 1024 * 1024;
118   params.devsize = 0;
119   params.skip_stage2 = 0;
120   params.max_downtime = 0.03;
121   params.dp_rate = (update_speed * 1024 * 1024) / host_speed;
122   params.dp_cap = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
123   params.mig_speed = static_cast<double>(mig_netspeed) * 1024 * 1024; // mig_speed
124
125   XBT_DEBUG("dp rate %f migspeed : %f intensity mem : %d, updatespeed %f, hostspeed %f", params.dp_rate,
126             params.mig_speed, dp_intensity, update_speed, host_speed);
127   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->setParameters(&params);
128
129   return vm;
130 }
131
132 /** @brief Create a new VM object. The VM is not yet started. The resource of the VM is allocated upon MSG_vm_start().
133  *  @ingroup msg_VMs*
134  *
135  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
136  */
137 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
138 {
139   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
140              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
141
142   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm);
143 }
144
145 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
146  *  @ingroup msg_VMs
147  */
148 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
149 {
150   if (MSG_vm_is_migrating(vm))
151     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->cname());
152
153   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
154   if (MSG_vm_is_running(vm))
155     MSG_vm_shutdown(vm);
156
157   xbt_assert(MSG_vm_is_created(vm) || __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_DESTROYED),
158              "shutdown the given VM before destroying it");
159
160   /* Then, destroy the VM object */
161   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
162     vm->destroy();
163   });
164
165   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
166     container_t container = PJ_container_get(vm->cname());
167     PJ_container_remove_from_parent(container);
168     PJ_container_free(container);
169   }
170 }
171
172 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
173  *  @ingroup msg_VMs
174  *
175  *  If the VM cannot be started (because of memory overprovisionning), an exception is generated.
176  */
177 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
178 {
179   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() {
180     simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
181
182     simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVM = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
183     simgrid::s4u::Host* pm                = typedVM->pimpl_vm_->getPm();
184     if (pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>() == nullptr)
185       pm->extension_set(new simgrid::vm::VmHostExt());
186
187     long pm_ramsize   = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->ramsize;
188     int pm_overcommit = pm->extension<simgrid::vm::VmHostExt>()->overcommit;
189     long vm_ramsize   = typedVM->getRamsize();
190
191     if (pm_ramsize && not pm_overcommit) { /* Only verify that we don't overcommit on need */
192       /* Retrieve the memory occupied by the VMs on that host. Yep, we have to traverse all VMs of all hosts for that */
193       long total_ramsize_of_vms = 0;
194       for (simgrid::s4u::VirtualMachine* ws_vm : simgrid::vm::VirtualMachineImpl::allVms_)
195         if (pm == ws_vm->pimpl_vm_->getPm())
196           total_ramsize_of_vms += ws_vm->pimpl_vm_->getRamsize();
197
198       if (vm_ramsize > pm_ramsize - total_ramsize_of_vms) {
199         XBT_WARN("cannnot start %s@%s due to memory shortage: vm_ramsize %ld, free %ld, pm_ramsize %ld (bytes).",
200                  vm->cname(), pm->cname(), vm_ramsize, pm_ramsize - total_ramsize_of_vms, pm_ramsize);
201         THROWF(vm_error, 0, "Memory shortage on host '%s', VM '%s' cannot be started", pm->cname(), vm->cname());
202       }
203     }
204
205     typedVM->pimpl_vm_->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING);
206   });
207
208   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
209     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
210     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
211     val_t value              = PJ_value_get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
212     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
213   }
214 }
215
216 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM.
217  *  @ingroup msg_VMs
218  *
219  * Any memory that they allocated will be leaked, unless you used #MSG_process_on_exit().
220  *
221  * No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep().
222  */
223 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
224 {
225   smx_actor_t issuer=SIMIX_process_self();
226   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
227     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->shutdown(issuer);
228   });
229
230   // Make sure that the processes in the VM are killed in this scheduling round before processing
231   // (eg with the VM destroy)
232   MSG_process_sleep(0.);
233 }
234
235 static inline char *get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
236 {
237   return bprintf("__pr_mig_tx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
238 }
239
240 static inline char *get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
241 {
242   return bprintf("__pr_mig_rx:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
243 }
244
245 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
246 {
247   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
248 }
249
250 struct migration_session {
251   msg_vm_t vm;
252   msg_host_t src_pm;
253   msg_host_t dst_pm;
254
255   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
256    * know the completion of the migration. */
257   char *mbox_ctl;
258   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
259   char *mbox;
260 };
261
262 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
263 {
264   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
265
266   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
267   struct migration_session *ms = (migration_session *) MSG_process_get_data(MSG_process_self());
268
269   bool received_finalize = false;
270
271   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
272   while (not received_finalize) {
273     msg_task_t task = nullptr;
274     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
275
276     if (ret != MSG_OK) {
277       // An error occurred, clean the code and return
278       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
279       xbt_free(finalize_task_name);
280       return 0;
281     }
282
283     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
284       received_finalize = 1;
285
286     MSG_task_destroy(task);
287   }
288   xbt_free(finalize_task_name);
289
290   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
291   // Hence complete the migration
292
293   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
294   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
295   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
296   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm);
297   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
298
299   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
300   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, dst_pm]() {
301     /* Update the vm location */
302     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
303     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
304
305     /* Update the vm location and resume it */
306     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
307     vm->pimpl_vm_->resume();
308   });
309
310
311   // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
312   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
313   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->cname(), ms->src_pm->cname(), ms->dst_pm->cname());
314
315   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
316     static long long int counter = 0;
317     char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
318     snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter);
319     counter++;
320
321     // start link
322     container_t msg = PJ_container_get(vm->cname());
323     type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
324     new StartLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
325
326     // destroy existing container of this vm
327     container_t existing_container = PJ_container_get(vm->cname());
328     PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
329     PJ_container_free(existing_container);
330
331     // create new container on the new_host location
332     PJ_container_new(vm->cname(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(ms->dst_pm->cname()));
333
334     // end link
335     msg  = PJ_container_get(vm->cname());
336     type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
337     new EndLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
338   }
339
340   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
341   char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
342   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
343   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
344   // xbt_assert(ret == MSG_OK);
345   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
346     // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
347     // has been correctly migrated on the DST node
348     // TODO What does it mean ? What should we do ?
349     MSG_task_destroy(task);
350   } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
351     // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
352     MSG_task_destroy(task);
353   }
354   xbt_free(task_name);
355
356   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
357   return 0;
358 }
359
360 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
361 {
362   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
363
364   pimpl->dp_enabled = 1;
365   if (not pimpl->dp_objs)
366     return;
367
368   char *key = nullptr;
369   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
370   dirty_page_t dp = nullptr;
371   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
372     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
373     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
374     dp->prev_remaining = remaining;
375
376     // XBT_INFO("%s@%s remaining %f", key, sg_host_name(vm), remaining);
377   }
378 }
379
380 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
381 {
382   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
383 }
384
385 static double get_computed(char *key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
386 {
387   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
388   double duration = clock - dp->prev_clock;
389
390   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key, vm->cname(), computed,
391             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
392
393   return computed;
394 }
395
396 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
397 {
398   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
399   double total = 0;
400
401   char *key = nullptr;
402   xbt_dict_cursor_t cursor = nullptr;
403   dirty_page_t dp = nullptr;
404   xbt_dict_foreach (pimpl->dp_objs, cursor, key, dp) {
405     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
406
407     double clock = MSG_get_clock();
408
409     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
410     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
411
412     dp->prev_remaining = remaining;
413     dp->prev_clock = clock;
414   }
415
416   total += pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks;
417
418   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
419             stage2_round_for_fancy_debug, total, pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks);
420
421   pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
422
423   return total;
424 }
425
426 // TODO Is this code redundant with the information provided by
427 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
428 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
429 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
430 {
431   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
432   if (vm == nullptr)
433     return;
434   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
435
436   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
437   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
438
439   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
440   dp->task = task;
441   if (pimpl->dp_enabled) {
442     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
443     dp->prev_remaining = remaining;
444   }
445   if (not pimpl->dp_objs)
446     pimpl->dp_objs = xbt_dict_new_homogeneous(nullptr);
447   xbt_assert(xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) == nullptr);
448   xbt_dict_set(pimpl->dp_objs, key, dp, nullptr);
449   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, host->cname(), remaining, pimpl->dp_enabled);
450
451   xbt_free(key);
452 }
453
454 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
455 {
456   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
457   if (vm == nullptr)
458     return;
459   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_;
460
461   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
462   dirty_page_t dp = (dirty_page_t)(pimpl->dp_objs ? xbt_dict_get_or_null(pimpl->dp_objs, key) : NULL);
463   xbt_assert(dp->task == task);
464
465   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
466    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
467   if (pimpl->dp_enabled) {
468     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
469     double clock = MSG_get_clock();
470     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
471     double updated = get_computed(key, host, dp, remaining, clock);
472
473     pimpl->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
474   }
475   if (pimpl->dp_objs)
476     xbt_dict_remove(pimpl->dp_objs, key);
477   xbt_free(dp);
478
479   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, host->cname());
480   xbt_free(key);
481 }
482
483 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,
484                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
485 {
486   sg_size_t sent = 0;
487   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
488   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, static_cast<double>(size), nullptr);
489
490   /* TODO: clean up */
491
492   double clock_sta = MSG_get_clock();
493
494   msg_error_t ret;
495   if (mig_speed > 0)
496     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
497   else
498     ret = MSG_task_send(task, mbox);
499
500   xbt_free(task_name);
501
502   if (ret == MSG_OK) {
503     sent = size;
504   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
505     sg_size_t remaining = static_cast<sg_size_t>(MSG_task_get_remaining_communication(task));
506     sent = size - remaining;
507     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
508   }
509
510   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
511   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
512     XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
513     MSG_task_destroy(task);
514     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
515   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
516     XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
517     MSG_task_destroy(task);
518     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->cname(), stage);
519   }
520
521   double clock_end = MSG_get_clock();
522   double duration = clock_end - clock_sta;
523   double actual_speed = size / duration;
524
525   if (stage == 2)
526     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
527               actual_speed, mig_speed);
528   else
529     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
530               mig_speed);
531
532   return sent;
533 }
534
535 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
536 {
537   double updated_size = computed * dp_rate;
538   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
539   if (updated_size > dp_cap) {
540     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
541     //          dp_cap);
542     updated_size = dp_cap;
543   }
544
545   return static_cast<sg_size_t>(updated_size);
546 }
547
548 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
549 {
550   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
551
552   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
553   migration_session *ms = static_cast<migration_session *>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
554
555   s_vm_params_t params;
556   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->parameters(&params);
557   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
558   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
559   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
560   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
561   const double dp_rate      = params.dp_rate;
562   const double dp_cap       = params.dp_cap;
563   const double mig_speed    = params.mig_speed;
564   double max_downtime       = params.max_downtime;
565
566   double mig_timeout = 10000000.0;
567
568   double remaining_size = static_cast<double>(ramsize + devsize);
569   double threshold = 0.0;
570
571   /* check parameters */
572   if (ramsize == 0)
573     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
574
575   if (max_downtime <= 0) {
576     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
577     max_downtime = 0.03;
578   }
579
580   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
581   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
582   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
583
584   double computed_during_stage1 = 0;
585   if (not skip_stage1) {
586     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
587
588     try {
589       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
590        * transfer exceeds the timeout value. */
591       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu", ramsize);
592       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
593       remaining_size -= sent;
594       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
595
596       if (sent < ramsize) {
597         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
598         skip_stage2 = 1;
599       } else if (sent > ramsize)
600         XBT_CRITICAL("bug");
601
602     }
603     catch (xbt_ex& e) {
604       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
605       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
606       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
607       return 0;
608     }
609
610     double clock_post_send = MSG_get_clock();
611     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
612     if (mig_timeout < 0) {
613       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
614       skip_stage2 = 1;
615     }
616
617     /* estimate bandwidth */
618     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
619     threshold        = bandwidth * max_downtime;
620     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
621   }
622
623
624   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
625   if (not skip_stage2) {
626
627     int stage2_round = 0;
628     for (;;) {
629
630       sg_size_t updated_size = 0;
631       if (stage2_round == 0) {
632         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
633         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
634       } else {
635         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
636         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
637       }
638
639       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
640                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
641
642       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
643       remaining_size += updated_size;
644       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
645                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
646       if (remaining_size < threshold)
647         break;
648
649       sg_size_t sent         = 0;
650       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
651       try {
652         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
653         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
654                                    mig_timeout);
655       } catch (xbt_ex& e) {
656         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
657         // code)
658         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
659         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
660         return 0;
661       }
662       double clock_post_send = MSG_get_clock();
663
664       if (sent == updated_size) {
665         /* timeout did not happen */
666         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
667         threshold        = bandwidth * max_downtime;
668         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
669         remaining_size -= sent;
670         stage2_round += 1;
671         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
672         xbt_assert(mig_timeout > 0);
673
674       } else if (sent < updated_size) {
675         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
676          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
677         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
678                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
679         remaining_size -= sent;
680
681         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
682         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
683         remaining_size += updated_size;
684         break;
685       } else
686         XBT_CRITICAL("bug");
687     }
688   }
689
690   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
691   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
692   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_;
693   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
694   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
695   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
696   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
697
698   try {
699     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f", remaining_size);
700     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, static_cast<sg_size_t>(remaining_size), ms->mbox, 3, 0,
701                         mig_speed, -1);
702   }
703   catch(xbt_ex& e) {
704     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
705     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
706     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(ms->vm)->pimpl_vm_->resume();
707     return 0;
708   }
709
710   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
711   // effectively the VM on the DST node.
712   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
713
714   return 0;
715 }
716
717 /** @brief Migrate the VM to the given host.
718  *  @ingroup msg_VMs
719  */
720 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
721 {
722   /* some thoughts:
723    * - One approach is ...
724    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
725    *   receive the state of the source
726    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
727    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
728    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
729    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
730    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
731    *
732    * - Another one is ...
733    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
734    *
735    * The second one would be easier.
736    */
737
738   simgrid::s4u::VirtualMachine* typedVm  = static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm);
739   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = typedVm->pimpl_vm_;
740   msg_host_t src_pm                      = pimpl->getPm();
741
742   if (src_pm->isOff())
743     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->cname(), src_pm->cname());
744   if (dst_pm->isOff())
745     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->cname(), dst_pm->cname());
746   if (not MSG_vm_is_running(vm))
747     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->cname());
748   if (typedVm->isMigrating())
749     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->cname());
750
751   pimpl->isMigrating = true;
752
753   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
754   ms->vm = vm;
755   ms->src_pm = src_pm;
756   ms->dst_pm = dst_pm;
757
758   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
759    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
760   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
761   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->cname(), src_pm->cname(), dst_pm->cname());
762
763   char *pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
764   char *pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
765
766   char** argv = xbt_new(char*, 2);
767   argv[0]     = pr_rx_name;
768   argv[1]     = nullptr;
769   MSG_process_create_with_arguments(pr_rx_name, migration_rx_fun, ms, dst_pm, 1, argv);
770
771   argv        = xbt_new(char*, 2);
772   argv[0]     = pr_tx_name;
773   argv[1]     = nullptr;
774   MSG_process_create_with_arguments(pr_tx_name, migration_tx_fun, ms, src_pm, 1, argv);
775
776   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
777   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
778   msg_task_t task = nullptr;
779   msg_error_t ret = MSG_task_receive(&task, ms->mbox_ctl);
780
781   pimpl->isMigrating = false;
782
783   xbt_free(ms->mbox_ctl);
784   xbt_free(ms->mbox);
785   xbt_free(ms);
786
787   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
788     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
789     // other side. Hence, just throw the execption
790     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
791     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
792     // required or not
793     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->cname(), vm->cname());
794   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
795     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
796     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
797     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->cname(),
798            vm->cname());
799   }
800
801   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
802   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
803   xbt_free(expected_task_name);
804   MSG_task_destroy(task);
805 }
806
807 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
808  *  @ingroup msg_VMs
809  *
810  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
811  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
812  *
813  * No suspension cost occurs.
814  */
815 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
816 {
817   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
818   simgrid::simix::kernelImmediate([vm,issuer]() {
819     static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->suspend(issuer);
820   });
821
822   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
823
824   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
825     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
826     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
827     val_t value              = PJ_value_get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
828     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, value);
829   }
830 }
831
832 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
833  *  @ingroup msg_VMs
834  *
835  * No resume cost occurs.
836  */
837 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
838 {
839   static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->resume();
840
841   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
842     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->cname());
843     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
844     new PopStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type);
845   }
846 }
847
848 /** @brief Get the physical host of a given VM.
849  *  @ingroup msg_VMs
850  */
851 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
852 {
853   return static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pm();
854 }
855
856 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
857  *  @ingroup msg_VMs
858  *
859  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
860  *
861  * For example,
862  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
863  *  On VM0, there is Task2.
864  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
865  * Then,
866  *  Task1\@PM0 gets 50%.
867  *  Task2\@VM0 gets 25%.
868  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
869  *
870  * 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
871  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
872  *
873  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
874  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
875  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
876  *
877  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
878  *
879  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
880  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
881  */
882 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
883 {
884   simgrid::simix::kernelImmediate(
885       [vm, bound]() { static_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(vm)->pimpl_vm_->setBound(bound); });
886 }
887
888 SG_END_DECL()