src/surf/ptask_L07.cpp

   1 /* Copyright (c) 2007-2021. 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(res_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 {
  34   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
  35   set_maxmin_system(maxmin_system);
  36   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
  37   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
  38 }
  39
  40 HostL07Model::~HostL07Model()
  41 {
  42   delete surf_network_model;
  43   delete surf_cpu_model_pm;
  44 }
  45
  46 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  47     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  48 {
  49   set_maxmin_system(sys);
  50 }
  51
  52 CpuL07Model::~CpuL07Model()
  53 {
  54   set_maxmin_system(nullptr);
  55 }
  56
  57 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  58     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  59 {
  60   set_maxmin_system(sys);
  61   loopback_ = NetworkL07Model::create_link(
  62                   "__loopback__", std::vector<double>{simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-bw")},
  63                   s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
  64                   ->set_latency(simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-lat"));
  65   loopback_->seal();
  66 }
  67
  68 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
  69 {
  70   set_maxmin_system(nullptr);
  71 }
  72
  73 double HostL07Model::next_occurring_event(double now)
  74 {
  75   double min = HostModel::next_occurring_event_full(now);
  76   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
  77     const auto& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
  78     if (net_action.get_latency() > 0 && (min < 0 || net_action.get_latency() < min)) {
  79       min = net_action.get_latency();
  80       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
  81     }
  82   }
  83   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
  84
  85   return min;
  86 }
  87
  88 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
  89 {
  90   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
  91     auto& action = static_cast<L07Action&>(*it);
  92     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
  93     if (action.get_latency() > 0) {
  94       if (action.get_latency() > delta) {
  95         action.update_latency(delta, sg_surf_precision);
  96       } else {
  97         action.set_latency(0.0);
  98       }
  99       if ((action.get_latency() <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
 100         action.updateBound();
 101         get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action.get_variable(), 1.0);
 102         action.set_last_update();
 103       }
 104     }
 105     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
 106               action.get_variable()->get_value() * delta);
 107     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
 108     action.update_max_duration(delta);
 109
 110     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
 111
 112     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
 113      *  - The amount of remaining work reached 0
 114      *  - The max duration was reached
 115      * If it's not done, it may have failed.
 116      */
 117
 118     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_penalty() > 0)) ||
 119         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
 120       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
 121       continue;
 122     }
 123
 124     /* Need to check that none of the model has failed */
 125     int i                               = 0;
 126     const kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 127     while (cnst != nullptr) {
 128       i++;
 129       const kernel::resource::Resource* constraint_id = cnst->get_id();
 130       if (not constraint_id->is_on()) {
 131         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
 132         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
 133         break;
 134       }
 135       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 136     }
 137   }
 138 }
 139
 140 kernel::resource::CpuAction* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 141                                                             const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
 142                                                             double rate)
 143 {
 144   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 145 }
 146
 147 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 148                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
 149     : CpuAction(model, 1.0, false), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
 150 {
 151   size_t link_nb      = 0;
 152   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
 153   double latency      = 0.0;
 154   this->set_last_update();
 155
 156   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
 157
 158   if (flops_amount != nullptr)
 159     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
 160
 161   /* Compute the number of affected resources... */
 162   if (bytes_amount != nullptr) {
 163     std::unordered_set<const char*> affected_links;
 164
 165     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 166       if (bytes_amount[k] <= 0)
 167         continue;
 168
 169       double lat = 0.0;
 170       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 171       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
 172       latency = std::max(latency, lat);
 173
 174       for (auto const& link : route)
 175         affected_links.insert(link->get_cname());
 176     }
 177
 178     link_nb = affected_links.size();
 179   }
 180
 181   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
 182   latency_ = latency;
 183
 184   set_variable(
 185       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
 186
 187   if (latency_ > 0)
 188     model->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(get_variable(), 0.0);
 189
 190   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
 191    * communication either */
 192   double bound = std::numeric_limits<double>::max();
 193   for (size_t i = 0; i < host_list.size(); i++) {
 194     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
 195                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
 196     if (flops_amount && flops_amount[i] > 0)
 197       bound = std::min(bound, host_list[i]->pimpl_cpu->get_speed(1.0) * host_list[i]->pimpl_cpu->get_speed_ratio() /
 198                                   flops_amount[i]);
 199   }
 200   if (bound < std::numeric_limits<double>::max())
 201     model->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), bound);
 202
 203   if (bytes_amount != nullptr) {
 204     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 205       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
 206         continue;
 207       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 208       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
 209
 210       for (auto const& link : route)
 211         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
 212     }
 213   }
 214
 215   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
 216     this->set_cost(1.0);
 217     this->set_remains(0.0);
 218   }
 219 }
 220
 221 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
 222 {
 223   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
 224   const auto* flops_amount          = new double[2]();
 225   auto* bytes_amount                = new double[4]();
 226
 227   bytes_amount[1] = size;
 228
 229   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 230   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 231   return res;
 232 }
 233
 234 kernel::resource::Cpu* CpuL07Model::create_cpu(s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate)
 235 {
 236   return (new CpuL07(host, speed_per_pstate))->set_model(this);
 237 }
 238
 239 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths,
 240                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
 241 {
 242   xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "Non WIFI link must have only 1 bandwidth.");
 243   return new LinkL07(name, bandwidths[0], policy, get_maxmin_system());
 244 }
 245
 246 /************
 247  * Resource *
 248  ************/
 249
 250 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::execution_start(double size)
 251 {
 252   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_iface()};
 253
 254   auto* flops_amount = new double[host_list.size()]();
 255   flops_amount[0]    = size;
 256
 257   kernel::resource::CpuAction* res =
 258       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
 259   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 260   return res;
 261 }
 262
 263 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::sleep(double duration)
 264 {
 265   auto* action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
 266   action->set_max_duration(duration);
 267   action->set_suspend_state(kernel::resource::Action::SuspendStates::SLEEPING);
 268   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action->get_variable(), 0.0);
 269
 270   return action;
 271 }
 272
 273 bool CpuL07::is_used() const
 274 {
 275   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 276 }
 277
 278 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
 279 void CpuL07::on_speed_change()
 280 {
 281   const kernel::lmm::Variable* var;
 282   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 283
 284   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
 285   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 286     const kernel::resource::Action* action = var->get_id();
 287
 288     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
 289   }
 290
 291   Cpu::on_speed_change();
 292 }
 293
 294 LinkL07::LinkL07(const std::string& name, double bandwidth, s4u::Link::SharingPolicy policy,
 295                  kernel::lmm::System* system)
 296     : LinkImpl(name)
 297 {
 298   this->set_constraint(system->constraint_new(this, bandwidth));
 299   bandwidth_.peak = bandwidth;
 300
 301   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
 302     get_constraint()->unshare();
 303 }
 304
 305 bool LinkL07::is_used() const
 306 {
 307   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 308 }
 309
 310 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 311 {
 312   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
 313   if (triggered == speed_.event) {
 314     speed_.scale = value;
 315     on_speed_change();
 316     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
 317
 318   } else if (triggered == state_event_) {
 319     if (value > 0) {
 320       if (not is_on()) {
 321         XBT_VERB("Restart actors on host %s", get_iface()->get_cname());
 322         get_iface()->turn_on();
 323       }
 324     } else
 325       get_iface()->turn_off();
 326     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 327
 328   } else {
 329     xbt_die("Unknown event!\n");
 330   }
 331 }
 332
 333 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 334 {
 335   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
 336   if (triggered == bandwidth_.event) {
 337     set_bandwidth(value);
 338     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
 339
 340   } else if (triggered == latency_.event) {
 341     set_latency(value);
 342     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
 343
 344   } else if (triggered == state_event_) {
 345     if (value > 0)
 346       turn_on();
 347     else
 348       turn_off();
 349     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 350
 351   } else {
 352     xbt_die("Unknown event ! \n");
 353   }
 354 }
 355
 356 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
 357 {
 358   bandwidth_.peak = value;
 359   LinkImpl::on_bandwidth_change();
 360
 361   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
 362 }
 363
 364 kernel::resource::LinkImpl* LinkL07::set_latency(double value)
 365 {
 366   latency_check(value);
 367   const kernel::lmm::Variable* var;
 368   L07Action* action;
 369   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 370
 371   latency_.peak = value;
 372   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 373     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 374     action->updateBound();
 375   }
 376   return this;
 377 }
 378 LinkL07::~LinkL07() = default;
 379
 380 /**********
 381  * Action *
 382  **********/
 383
 384 L07Action::~L07Action()
 385 {
 386   if (free_arrays_) {
 387     delete[] computationAmount_;
 388     delete[] communicationAmount_;
 389   }
 390 }
 391
 392 void L07Action::updateBound()
 393 {
 394   double lat_current = 0.0;
 395
 396   size_t host_count = hostList_.size();
 397
 398   if (communicationAmount_ != nullptr) {
 399     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
 400       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
 401         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
 402           double lat = 0.0;
 403           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 404           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 405
 406           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
 407         }
 408       }
 409     }
 410   }
 411   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
 412   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
 413   if ((latency_ <= 0.0) && is_running()) {
 414     if (rate_ < 0)
 415       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
 416     else
 417       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
 418   }
 419 }
 420
 421 } // namespace surf
 422 } // namespace simgrid