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improve doc of multicore in FAQ
[simgrid.git] / doc / options.doc
1 /*! \page options Simgrid options and configurations
2
3 \htmlinclude .options.doc.toc
4
5 A number of options can be given at runtime to change the default
6 SimGrid behavior. For a complete list of all configuration options
7 accepted by the SimGrid version used in your simulator, simply pass
8 the --help configuration flag to your program. If some of the options
9 are not documented on this page, this is a bug that you should please
10 report so that we can fix it.
11
12 \section options_using Passing configuration options to the simulators
13
14 There is several way to pass configuration options to the simulators.
15 The most common way is to use the \c --cfg command line argument. For
16 example, to set the item \c Item to the value \c Value, simply
17 type the following: \verbatim
18 my_simulator --cfg=Item:Value (other arguments)
19 \endverbatim
20
21 Several \c --cfg command line arguments can naturally be used. If you
22 need to include spaces in the argument, don't forget to quote the
23 argument. You can even escape the included quotes (write \' for ' if
24 you have your argument between ').
25
26 Another solution is to use the \c \<config\> tag in the platform file. The
27 only restriction is that this tag must occure before the first
28 platform element (be it \c \<AS\>, \c \<cluster\>, \c \<peer\> or whatever).
29 The \c \<config\> tag takes an \c id attribute, but it is currently
30 ignored so you don't really need to pass it. The important par is that
31 within that tag, you can pass one or several \c \<prop\> tags to specify
32 the configuration to use. For example, setting \c Item to \c Value
33 can be done by adding the following to the beginning of your platform
34 file: \verbatim
35 <config>
36   <prop id="Item" value="Value"/>
37 </config>
38 \endverbatim
39
40 A last solution is to pass your configuration directly using the C
41 interface. Unfortunately, this path is not really easy to use right
42 now, and you mess directly with surf internal variables as follows. Check the
43 \ref XBT_config "relevant page" for details on all the functions you
44 can use in this context, \c _surf_cfg_set being the only configuration set
45 currently used in SimGrid. \code
46 #include <xbt/config.h>
47
48 extern xbt_cfg_t _surf_cfg_set;
49
50 int main(int argc, char *argv[]) {
51      MSG_global_init(&argc, argv);
52      
53      xbt_cfg_set_parse(_surf_cfg_set,"Item:Value");
54      
55      // Rest of your code
56 }
57 \endcode
58
59 \section options_model Configuring the platform models
60
61 \subsection options_model_select Selecting the platform models
62
63 SimGrid comes with several network and CPU models built in, and you
64 can change the used model at runtime by changing the passed
65 configuration. The three main configuration items are given below.
66 For each of these items, passing the special \c help value gives
67 you a short description of all possible values. Also, \c --help-models
68 should provide information about all models for all existing resources. 
69    - \b network/model: specify the used network model
70    - \b cpu/model: specify the used CPU model
71    - \b workstation/model: specify the used workstation model
72
73 As of writting, the accepted network models are the following. Over
74 the time new models can be added, and some experimental models can be
75 removed; check the values on your simulators for an uptodate
76 information. Note that the CM02 model is described in the research report
77 <a href="ftp://ftp.ens-lyon.fr/pub/LIP/Rapports/RR/RR2002/RR2002-40.ps.gz">A
78 Network Model for Simulation of Grid Application</a> while LV08 is
79 described in 
80 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>.
81
82   - \b LV08 (default one): Realistic network analytic model
83     (slow-start modeled by multiplying latency by 10.4, bandwidth by
84     .92; bottleneck sharing uses a payload of S=8775 for evaluating RTT)
85   - \b Constant: Simplistic network model where all communication
86     take a constant time (one second). This model provides the lowest
87     realism, but is (marginally) faster.
88   - \b SMPI: Realistic network model specifically tailored for HPC
89     settings (accurate modeling of slow start with correction factors on
90     three intervals: < 1KiB, < 64 KiB, >= 64 KiB). See also \ref
91     options_model_network_coefs "this section" for more info.
92   - \b CM02: Legacy network analytic model (Very similar to LV08, but
93     without corrective factors. The timings of small messages are thus
94     poorly modeled)
95   - \b Reno: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
96     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
97   - \b Reno2: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
98     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
99   - \b Vegas: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
100     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
101
102 If you compiled SimGrid accordingly, you can use packet-level network
103 simulators as network models (see \ref pls). In that case, you have
104 two extra models, described below, and some \ref options_pls "specific
105 additional configuration flags".
106   - \b GTNets: Network pseudo-model using the GTNets simulator instead
107     of an analytic model 
108   - \b NS3: Network pseudo-model using the NS3 tcp model instead of an
109     analytic model      
110
111 Concerning the CPU, we have only one model for now:
112   - \b Cas01: Simplistic CPU model (time=size/power)
113   
114 The workstation concept is the aggregation of a CPU with a network
115 card. Three models exists, but actually, only 2 of them are
116 interesting. The "compound" one is simply due to the way our internal
117 code is organized, and can easily be ignored. So at the end, you have
118 two workstation models: The default one allows to aggregate an
119 existing CPU model with an existing network model, but does not allow
120 parallel tasks because these beasts need some collaboration between
121 the network and CPU model. That is why, ptask_07 is used by default
122 when using SimDag.
123   - \b default: Default workstation model. Currently, CPU:Cas01 and 
124     network:LV08 (with cross traffic enabled)
125   - \b compound: Workstation model that is automatically chosen if
126     you change the network and CPU models
127   - \b ptask_L07: Workstation model somehow similar to Cas01+CM02 but
128     allowing parallel tasks
129   
130 \subsection options_model_optim Optimization level of the platform models
131
132 The network and CPU models that are based on lmm_solve (that
133 is, all our analytical models) accept specific optimization
134 configurations.
135   - items \b network/optim and \b CPU/optim (both default to 'Lazy'):
136     - \b Lazy: Lazy action management (partial invalidation in lmm +
137       heap in action remaining).
138     - \b TI: Trace integration. Highly optimized mode when using
139       availability traces (only available for the Cas01 CPU model for
140       now). 
141     - \b Full: Full update of remaining and variables. Slow but may be
142       useful when debugging.
143   - items \b network/maxmin_selective_update and
144     \b cpu/maxmin_selective_update: configure whether the underlying
145     should be lazily updated or not. It should have no impact on the
146     computed timings, but should speed up the computation. 
147     
148 It is still possible to disable the \c maxmin_selective_update feature
149 because it can reveal counter-productive in very specific scenarios
150 where the interaction level is high. In particular, if all your
151 communication share a given backbone link, you should disable it:
152 without \c maxmin_selective_update, every communications are updated
153 at each step through a simple loop over them. With that feature
154 enabled, every communications will still get updated in this case
155 (because of the dependency induced by the backbone), but through a
156 complicated pattern aiming at following the actual dependencies.
157
158 \subsection options_model_precision Numerical precision of the platform models
159
160 The analytical models handle a lot of floating point values. It is
161 possible to change the epsilon used to update and compare them through
162 the \b maxmin/precision item (default value: 1e-9). Changing it
163 may speedup the simulation by discarding very small actions, at the
164 price of a reduced numerical precision.
165
166 \subsection options_model_network Configuring the Network model
167
168 \subsubsection options_model_network_gamma Maximal TCP window size
169
170 The analytical models need to know the maximal TCP window size to take
171 the TCP congestion mechanism into account. This is set to 20000 by
172 default, but can be changed using the \b network/TCP_gamma item.
173
174 On linux, this value can be retrieved using the following
175 commands. Both give a set of values, and you should use the last one,
176 which is the maximal size.\verbatim
177 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem # gives the sender window
178 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem # gives the receiver window
179 \endverbatim
180
181 \subsubsection options_model_network_coefs Corrective simulation factors 
182
183 These factors allow to betterly take the slow start into account.
184 The corresponding values were computed through data fitting one the
185 timings of packet-level simulators. You should not change these values
186 unless you are really certain of what you are doing. See 
187 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>
188 for more informations about these coeficients.
189
190 If you are using the SMPI model, these correction coeficients are
191 themselves corrected by constant values depending on the size of the
192 exchange. Again, only hardcore experts should bother about this fact.
193
194 \subsubsection options_model_network_crosstraffic Simulating cross-traffic
195
196 As of SimGrid v3.7, cross-traffic effects can be taken into account in
197 analytical simulations. It means that ongoing and incoming
198 communication flows are treated independently. In addition, the LV08
199 model adds 0.05 of usage on the opposite direction for each new
200 created flow. This can be useful to simulate some important TCP
201 phenomena such as ack compression.
202
203 For that to work, your platform must have two links for each
204 pair of interconnected hosts. An example of usable platform is
205 available in <tt>examples/msg/gtnets/crosstraffic-p.xml</tt>.
206
207 This is activated through the \b network/crosstraffic item, that
208 can be set to 0 (disable this feature) or 1 (enable it). 
209
210 Note that with the default workstation model this option is activated by default.
211
212 \subsubsection options_model_network_coord Coordinated-based network models
213
214 When you want to use network coordinates, as it happens when you use
215 an \<AS\> in your platform file with \c Vivaldi as a routing, you must
216 set the \b network/coordinates to \c yes so that all mandatory
217 initialization are done in the simulator.
218
219 \subsubsection options_model_network_sendergap Simulating sender gap
220
221 (this configuration item is experimental and may change or disapear)
222
223 It is possible to specify a timing gap between consecutive emission on
224 the same network card through the \b network/sender_gap item. This
225 is still under investigation as of writting, and the default value is
226 to wait 0 seconds between emissions (no gap applied).
227
228 \subsubsection options_pls Configuring packet-level pseudo-models
229
230 When using the packet-level pseudo-models, several specific
231 configuration flags are provided to configure the associated tools.
232 There is by far not enough such SimGrid flags to cover every aspects
233 of the associated tools, since we only added the items that we
234 needed ourselves. Feel free to request more items (or even better:
235 provide patches adding more items).
236
237 When using NS3, the only existing item is \b ns3/TcpModel,
238 corresponding to the ns3::TcpL4Protocol::SocketType configuration item
239 in NS3. The only valid values (enforced on the SimGrid side) are
240 'NewReno' or 'Reno' or 'Tahoe'.
241
242 When using GTNeTS, two items exist: 
243  - \b gtnets/jitter, that is a double value to oscillate
244    the link latency, uniformly in random interval
245    [-latency*gtnets_jitter,latency*gtnets_jitter). It defaults to 0.
246  - \b gtnets/jitter_seed, the positive seed used to reproduce jitted
247    results. Its value must be in [1,1e8] and defaults to 10.
248
249 \section options_modelchecking Configuring the Model-Checking
250
251 To enable the experimental SimGrid model-checking support the program should
252 be executed with the command line argument 
253 \verbatim
254 --cfg=model-check:1 
255 \endverbatim
256 Properties are expressed as assertions using the function
257 \verbatim
258 void MC_assert(int prop);
259 \endverbatim
260
261 \section options_virt Configuring the User Process Virtualization
262
263 \subsection options_virt_factory Selecting the virtualization factory
264
265 In SimGrid, the user code is virtualized in a specific mecanism
266 allowing the simulation kernel to control its execution: when a user
267 process requires a blocking action (such as sending a message), it is
268 interrupted, and only gets released when the simulated clock reaches
269 the point where the blocking operation is done.
270
271 In SimGrid, the containers in which user processes are virtualized are
272 called contexts. Several context factory are provided, and you can
273 select the one you want to use with the \b contexts/factory
274 configuration item. Some of the following may not exist on your
275 machine because of portability issues. In any case, the default one
276 should be the most effcient one (please report bugs if the
277 auto-detection fails for you). They are sorted here from the slowest
278 to the most effient:
279  - \b thread: very slow factory using full featured threads (either
280    ptheads or windows native threads) 
281  - \b ucontext: fast factory using System V contexts (or a portability
282    layer of our own on top of Windows fibers)
283  - \b raw: amazingly fast factory using a context switching mecanism
284    of our own, directly implemented in assembly (only available for x86 
285    and amd64 platforms for now)
286
287 The only reason to change this setting is when the debuging tools get
288 fooled by the optimized context factories. Threads are the most
289 debugging-friendly contextes.
290
291 \subsection options_virt_stacksize Adapting the used stack size
292
293 (this only works if you use ucontexts or raw context factories)
294
295 Each virtualized used process is executed using a specific system
296 stack. The size of this stack has a huge impact on the simulation
297 scalability, but its default value is rather large. This is because
298 the error messages that you get when the stack size is too small are
299 rather disturbing: this leads to stack overflow (overwriting other
300 stacks), leading to segfaults with corrupted stack traces.
301
302 If you want to push the scalability limits of your code, you really
303 want to reduce the \b contexts/stack_size item. Its default value
304 is 128 (in Kib), while our Chord simulation works with stacks as small
305 as 16 Kib, for example.
306
307 \subsection options_virt_parallel Running user code in parallel
308
309 Parallel execution of the user code is only considered stable in
310 SimGrid v3.7 and higher. It is described in 
311 <a href="http://hal.inria.fr/inria-00602216/">INRIA RR-7653</a>.
312
313 If you are using the \c ucontext or \c raw context factories, you can
314 request to execute the user code in parallel. Several threads are
315 launched, each of them handling as much user contexts at each run. To
316 actiave this, set the \b contexts/nthreads item to the amount of
317 core that you have in your computer.
318
319 Even if you asked several worker threads using the previous option,
320 you can request to start the parallel execution (and pay the
321 associated synchronization costs) only if the potential parallelism is
322 large enough. For that, set the \b contexts/parallel_threshold
323 item to the minimal amount of user contexts needed to start the
324 parallel execution. In any given simulation round, if that amount is
325 not reached, the contexts will be run sequentially directly by the
326 main thread (thus saving the synchronization costs). Note that this
327 option is mainly useful when the grain of the user code is very fine,
328 because our synchronization is now very efficient.
329
330 When parallel execution is activated, you can choose the
331 synchronization schema used with the \b contexts/synchro item,
332 which value is either:
333  - \b futex: ultra optimized synchronisation schema, based on futexes
334    (fast user-mode mutexes), and thus only available on Linux systems.
335    This is the default mode when available.
336  - \b posix: slow but portable synchronisation using only POSIX
337    primitives.
338  - \b busy_wait: not really a synchronisation: the worker threads
339    constantly request new contexts to execute. It should be the most
340    efficient synchronisation schema, but it loads all the cores of your 
341    machine for no good reason. You probably prefer the other less
342    eager schemas.
343
344 \section options_tracing Configuring the tracing subsystem
345
346 The \ref tracing "tracing subsystem" can be configured in several
347 different ways depending on the nature of the simulator (MSG, SimDag,
348 SMPI) and the kind of traces that need to be obtained. See the \ref
349 tracing_tracing_options "Tracing Configuration Options subsection" to
350 get a detailed description of each configuration option.
351
352 We detail here a simple way to get the traces working for you, even if
353 you never used the tracing API.
354
355
356 - Any SimGrid-based simulator (MSG, SimDag, SMPI, ...) and raw traces:
357 \verbatim
358 --cfg=tracing:1 --cfg=tracing/uncategorized:1 --cfg=triva/uncategorized:uncat.plist
359 \endverbatim
360     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
361     tells it to trace host and link utilization (without any
362     categorization) and the third creates a graph configuration file
363     to configure Triva when analysing the resulting trace file.
364
365 - MSG or SimDag-based simulator and categorized traces (you need to declare categories and classify your tasks according to them)
366 \verbatim
367 --cfg=tracing:1 --cfg=tracing/categorized:1 --cfg=triva/categorized:cat.plist
368 \endverbatim
369     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
370     tells it to trace host and link categorized utilization and the
371     third creates a graph configuration file to configure Triva when
372     analysing the resulting trace file.
373
374 - SMPI simulator and traces for a space/time view:
375 \verbatim
376 smpirun -trace ...
377 \endverbatim
378     The <i>-trace</i> parameter for the smpirun script runs the
379 simulation with --cfg=tracing:1 and --cfg=tracing/smpi:1. Check the
380 smpirun's <i>-help</i> parameter for additional tracing options.
381
382 \section options_smpi Configuring SMPI
383
384 The SMPI interface provides several specific configuration items.
385 These are uneasy to see since the code is usually launched through the
386 \c smiprun script directly.
387
388 \subsection options_smpi_bench Automatic benchmarking of SMPI code
389
390 In SMPI, the sequential code is automatically benchmarked, and these
391 computations are automatically reported to the simulator. That is to
392 say that if you have a large computation between a \c MPI_Recv() and a
393 \c MPI_Send(), SMPI will automatically benchmark the duration of this
394 code, and create an execution task within the simulator to take this
395 into account. For that, the actual duration is measured on the host
396 machine and then scaled to the power of the corresponding simulated
397 machine. The variable \b smpi/running_power allows to specify the
398 computational power of the host machine (in flop/s) to use when
399 scaling the execution times. It defaults to 20000, but you really want
400 to update it to get accurate simulation results.
401
402 When the code is constituted of numerous consecutive MPI calls, the
403 previous mechanism feeds the simulation kernel with numerous tiny
404 computations. The \b smpi/cpu_threshold item becomes handy when this
405 impacts badly the simulation performance. It specify a threshold (in
406 second) under which the execution chunks are not reported to the
407 simulation kernel (default value: 1e-6). Please note that in some
408 circonstances, this optimization can hinder the simulation accuracy. 
409
410 \subsection options_smpi_timing Reporting simulation time
411
412 Most of the time, you run MPI code through SMPI to compute the time it
413 would take to run it on a platform that you don't have. But since the
414 code is run through the \c smpirun script, you don't have any control
415 on the launcher code, making difficult to report the simulated time
416 when the simulation ends. If you set the \b smpi/display_timing item
417 to 1, \c smpirun will display this information when the simulation ends. \verbatim
418 Simulation time: 1e3 seconds.
419 \endverbatim
420
421 \section options_generic Configuring other aspects of SimGrid
422
423 \subsection options_generic_path XML file inclusion path
424
425 It is possible to specify a list of directories to search into for the
426 \<include\> tag in XML files by using the \b path configuration
427 item. To add several directory to the path, set the configuration
428 item several times, as in \verbatim
429 --cfg=path:toto --cfg=path:tutu
430 \endverbatim
431
432 \subsection options_generic_exit Behavior on Ctrl-C
433
434 By default, when Ctrl-C is pressed, the status of all existing
435 simulated processes is displayed. This is very useful to debug your
436 code, but it can reveal troublesome in some cases (such as when the 
437 amount of processes becomes really big). This behavior is disabled
438 when \b verbose-exit is set to 0 (it is to 1 by default).
439
440 \section options_index Index of all existing configuration items
441
442 - \c contexts/factory: \ref options_virt_factory
443 - \c contexts/nthreads: \ref options_virt_parallel
444 - \c contexts/parallel_threshold: \ref options_virt_parallel
445 - \c contexts/stack_size: \ref options_virt_stacksize
446 - \c contexts/synchro: \ref options_virt_parallel
447
448 - \c cpu/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
449 - \c cpu/model: \ref options_model_select
450 - \c cpu/optim: \ref options_model_optim
451
452 - \c gtnets/jitter: \ref options_pls
453 - \c gtnets/jitter_seed: \ref options_pls
454
455 - \c maxmin/precision: \ref options_model_precision
456
457 - \c network/bandwidth_factor: \ref options_model_network_coefs
458 - \c network/coordinates: \ref options_model_network_coord
459 - \c network/crosstraffic: \ref options_model_network_crosstraffic 
460 - \c network/latency_factor: \ref options_model_network_coefs
461 - \c network/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
462 - \c network/model: \ref options_model_select
463 - \c network/optim: \ref options_model_optim
464 - \c network/sender_gap: \ref options_model_network_sendergap
465 - \c network/TCP_gamma: \ref options_model_network_gamma
466 - \c network/weight_S: \ref options_model_network_coefs
467
468 - \c ns3/TcpModel: \ref options_pls
469
470 - \c smpi/running_power: \ref options_smpi_bench
471 - \c smpi/display_timing: \ref options_smpi_timing
472 - \c smpi/cpu_threshold: \ref options_smpi_bench
473
474 - \c path: \ref options_generic_path
475 - \c verbose-exit: \ref options_generic_exit
476
477 - \c workstation/model: \ref options_model_select
478
479 */