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