src/kernel/routing/AsDijkstra.cpp

   1 /* Copyright (c) 2009-2016. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include "src/kernel/routing/AsDijkstra.hpp"
   7 #include "src/surf/network_interface.hpp"
   8
   9 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_route_dijkstra, surf, "Routing part of surf -- dijkstra routing logic");
  10
  11 /* Free functions */
  12
  13 static void route_cache_elem_free(void *e)
  14 {
  15   route_cache_element_t elm = (route_cache_element_t) e;
  16   if (elm) {
  17     xbt_free(elm->pred_arr);
  18     xbt_free(elm);
  19   }
  20 }
  21
  22 static void graph_node_map_elem_free(void *e)
  23 {
  24   graph_node_map_element_t elm = (graph_node_map_element_t) e;
  25   xbt_free(elm);
  26 }
  27
  28 static void graph_edge_data_free(void *e) // FIXME: useless code duplication
  29 {
  30   sg_platf_route_cbarg_t e_route = (sg_platf_route_cbarg_t) e;
  31   if (e_route) {
  32     delete e_route->link_list;
  33     xbt_free(e_route);
  34   }
  35 }
  36
  37 /* Utility functions */
  38
  39 namespace simgrid {
  40 namespace kernel {
  41 namespace routing {
  42 void AsDijkstra::seal()
  43 {
  44   xbt_node_t node = nullptr;
  45   unsigned int cursor2, cursor;
  46
  47   /* Create the topology graph */
  48   if(!routeGraph_)
  49     routeGraph_ = xbt_graph_new_graph(1, nullptr);
  50   if(!graphNodeMap_)
  51     graphNodeMap_ = xbt_dict_new_homogeneous(&graph_node_map_elem_free);
  52
  53   /* Add the loopback if needed */
  54   if (surf_network_model->loopback_ && hierarchy_ == RoutingMode::base) {
  55     xbt_dynar_foreach(xbt_graph_get_nodes(routeGraph_), cursor, node) {
  56       xbt_edge_t edge = nullptr;
  57
  58       bool found = false;
  59       xbt_dynar_foreach(xbt_graph_node_get_outedges(node), cursor2, edge) {
  60         if (xbt_graph_edge_get_target(edge) == node) {
  61           found = true;
  62           break;
  63         }
  64       }
  65
  66       if (!found) {
  67         sg_platf_route_cbarg_t e_route = xbt_new0(s_sg_platf_route_cbarg_t, 1);
  68         e_route->link_list = new std::vector<Link*>();
  69         e_route->link_list->push_back(surf_network_model->loopback_);
  70         xbt_graph_new_edge(routeGraph_, node, node, e_route);
  71       }
  72     }
  73   }
  74
  75   /* initialize graph indexes in nodes after graph has been built */
  76   xbt_dynar_t nodes = xbt_graph_get_nodes(routeGraph_);
  77
  78   xbt_dynar_foreach(nodes, cursor, node) {
  79     graph_node_data_t data = (graph_node_data_t) xbt_graph_node_get_data(node);
  80     data->graph_id = cursor;
  81   }
  82 }
  83
  84 xbt_node_t AsDijkstra::routeGraphNewNode(int id, int graph_id)
  85 {
  86   xbt_node_t node = nullptr;
  87   graph_node_data_t data = nullptr;
  88   graph_node_map_element_t elm = nullptr;
  89
  90   data = xbt_new0(struct graph_node_data, 1);
  91   data->id = id;
  92   data->graph_id = graph_id;
  93   node = xbt_graph_new_node(routeGraph_, data);
  94
  95   elm = xbt_new0(struct graph_node_map_element, 1);
  96   elm->node = node;
  97   xbt_dict_set_ext(graphNodeMap_, (char *) (&id), sizeof(int), (xbt_dictelm_t) elm, nullptr);
  98
  99   return node;
 100 }
 101
 102 graph_node_map_element_t AsDijkstra::nodeMapSearch(int id)
 103 {
 104   return (graph_node_map_element_t)xbt_dict_get_or_null_ext(graphNodeMap_, (char *) (&id), sizeof(int));
 105 }
 106
 107 /* Parsing */
 108
 109 void AsDijkstra::newRoute(int src_id, int dst_id, sg_platf_route_cbarg_t e_route)
 110 {
 111   XBT_DEBUG("Load Route from \"%d\" to \"%d\"", src_id, dst_id);
 112   xbt_node_t src = nullptr;
 113   xbt_node_t dst = nullptr;
 114
 115   graph_node_map_element_t src_elm = nodeMapSearch(src_id);
 116   graph_node_map_element_t dst_elm = nodeMapSearch(dst_id);
 117
 118   if (src_elm)
 119     src = src_elm->node;
 120
 121   if (dst_elm)
 122     dst = dst_elm->node;
 123
 124   /* add nodes if they don't exist in the graph */
 125   if (src_id == dst_id && src == nullptr && dst == nullptr) {
 126     src = this->routeGraphNewNode(src_id, -1);
 127     dst = src;
 128   } else {
 129     if (src == nullptr) {
 130       src = this->routeGraphNewNode(src_id, -1);
 131     }
 132     if (dst == nullptr) {
 133       dst = this->routeGraphNewNode(dst_id, -1);
 134     }
 135   }
 136
 137   /* add link as edge to graph */
 138   xbt_graph_new_edge(routeGraph_, src, dst, e_route);
 139 }
 140
 141 void AsDijkstra::getLocalRoute(NetCard* src, NetCard* dst, sg_platf_route_cbarg_t route, double* lat)
 142 {
 143   getRouteCheckParams(src, dst);
 144   int src_id = src->id();
 145   int dst_id = dst->id();
 146
 147   int *pred_arr = nullptr;
 148   int size = 0;
 149   xbt_dynar_t nodes = xbt_graph_get_nodes(routeGraph_);
 150
 151   /* Use the graph_node id mapping set to quickly find the nodes */
 152   graph_node_map_element_t src_elm = nodeMapSearch(src_id);
 153   graph_node_map_element_t dst_elm = nodeMapSearch(dst_id);
 154
 155   int src_node_id = ((graph_node_data_t) xbt_graph_node_get_data(src_elm->node))->graph_id;
 156   int dst_node_id = ((graph_node_data_t) xbt_graph_node_get_data(dst_elm->node))->graph_id;
 157
 158   /* if the src and dst are the same */
 159   if (src_node_id == dst_node_id) {
 160
 161     xbt_node_t node_s_v = xbt_dynar_get_as(nodes, src_node_id, xbt_node_t);
 162     xbt_node_t node_e_v = xbt_dynar_get_as(nodes, dst_node_id, xbt_node_t);
 163     xbt_edge_t edge = xbt_graph_get_edge(routeGraph_, node_s_v, node_e_v);
 164
 165     if (edge == nullptr)
 166       THROWF(arg_error, 0, "No route from '%s' to '%s'", src->name().c_str(), dst->name().c_str());
 167
 168     sg_platf_route_cbarg_t e_route = (sg_platf_route_cbarg_t)xbt_graph_edge_get_data(edge);
 169
 170     for (auto link: *e_route->link_list) {
 171       route->link_list->insert(route->link_list->begin(), link);
 172       if (lat)
 173         *lat += static_cast<Link*>(link)->latency();
 174     }
 175
 176   }
 177
 178   route_cache_element_t elm = nullptr;
 179   if (routeCache_) {  /* cache mode  */
 180     elm = (route_cache_element_t) xbt_dict_get_or_null_ext(routeCache_, (char *) (&src_id), sizeof(int));
 181   }
 182
 183   if (elm) {                    /* cached mode and cache hit */
 184     pred_arr = elm->pred_arr;
 185   } else {                      /* not cached mode, or cache miss */
 186
 187     int nr_nodes = xbt_dynar_length(nodes);
 188     double * cost_arr = xbt_new0(double, nr_nodes);      /* link cost from src to other hosts */
 189     pred_arr = xbt_new0(int, nr_nodes); /* predecessors in path from src */
 190     xbt_heap_t pqueue = xbt_heap_new(nr_nodes, xbt_free_f);
 191
 192     /* initialize */
 193     cost_arr[src_node_id] = 0.0;
 194
 195     for (int i = 0; i < nr_nodes; i++) {
 196       if (i != src_node_id) {
 197         cost_arr[i] = DBL_MAX;
 198       }
 199
 200       pred_arr[i] = 0;
 201
 202       /* initialize priority queue */
 203       int *nodeid = xbt_new0(int, 1);
 204       *nodeid = i;
 205       xbt_heap_push(pqueue, nodeid, cost_arr[i]);
 206
 207     }
 208
 209     /* apply dijkstra using the indexes from the graph's node array */
 210     while (xbt_heap_size(pqueue) > 0) {
 211       int *v_id = (int *) xbt_heap_pop(pqueue);
 212       xbt_node_t v_node = xbt_dynar_get_as(nodes, *v_id, xbt_node_t);
 213       xbt_edge_t edge = nullptr;
 214       unsigned int cursor;
 215
 216       xbt_dynar_foreach(xbt_graph_node_get_outedges(v_node), cursor, edge) {
 217         xbt_node_t u_node = xbt_graph_edge_get_target(edge);
 218         graph_node_data_t data = (graph_node_data_t) xbt_graph_node_get_data(u_node);
 219         int u_id = data->graph_id;
 220         sg_platf_route_cbarg_t tmp_e_route = (sg_platf_route_cbarg_t) xbt_graph_edge_get_data(edge);
 221         int cost_v_u = tmp_e_route->link_list->size();    /* count of links, old model assume 1 */
 222
 223         if (cost_v_u + cost_arr[*v_id] < cost_arr[u_id]) {
 224           pred_arr[u_id] = *v_id;
 225           cost_arr[u_id] = cost_v_u + cost_arr[*v_id];
 226           int *nodeid = xbt_new0(int, 1);
 227           *nodeid = u_id;
 228           xbt_heap_push(pqueue, nodeid, cost_arr[u_id]);
 229         }
 230       }
 231
 232       /* free item popped from pqueue */
 233       xbt_free(v_id);
 234     }
 235
 236     xbt_free(cost_arr);
 237     xbt_heap_free(pqueue);
 238   }
 239
 240   /* compose route path with links */
 241   NetCard *gw_src = nullptr, *gw_dst, *prev_gw_src, *first_gw = nullptr;
 242   NetCard *gw_dst_net_elm = nullptr, *prev_gw_src_net_elm = nullptr;
 243
 244   for (int v = dst_node_id; v != src_node_id; v = pred_arr[v]) {
 245     xbt_node_t node_pred_v = xbt_dynar_get_as(nodes, pred_arr[v], xbt_node_t);
 246     xbt_node_t node_v = xbt_dynar_get_as(nodes, v, xbt_node_t);
 247     xbt_edge_t edge = xbt_graph_get_edge(routeGraph_, node_pred_v, node_v);
 248
 249     if (edge == nullptr)
 250       THROWF(arg_error, 0, "No route from '%s' to '%s'", src->name().c_str(), dst->name().c_str());
 251
 252     prev_gw_src = gw_src;
 253
 254     sg_platf_route_cbarg_t e_route = (sg_platf_route_cbarg_t)xbt_graph_edge_get_data(edge);
 255     gw_src = e_route->gw_src;
 256     gw_dst = e_route->gw_dst;
 257
 258     if (v == dst_node_id)
 259       first_gw = gw_dst;
 260
 261     if (hierarchy_ == RoutingMode::recursive && v != dst_node_id &&
 262         strcmp(gw_dst->name().c_str(), prev_gw_src->name().c_str())) {
 263       std::vector<Link*> *e_route_as_to_as = new std::vector<Link*>();
 264
 265       routing_platf->getRouteAndLatency(gw_dst_net_elm, prev_gw_src_net_elm, e_route_as_to_as, nullptr);
 266       auto pos = route->link_list->begin();
 267       for (auto link : *e_route_as_to_as) {
 268         route->link_list->insert(pos, link);
 269         if (lat)
 270           *lat += link->latency();
 271         pos++;
 272       }
 273     }
 274
 275     for (auto link: *e_route->link_list) {
 276       route->link_list->insert(route->link_list->begin(), link);
 277       if (lat)
 278         *lat += static_cast<Link*>(link)->latency();
 279     }
 280     size++;
 281   }
 282
 283   if (hierarchy_ == RoutingMode::recursive) {
 284     route->gw_src = gw_src;
 285     route->gw_dst = first_gw;
 286   }
 287
 288   if (routeCache_ && elm == nullptr) {
 289     /* add to predecessor list of the current src-host to cache */
 290     elm = xbt_new0(struct route_cache_element, 1);
 291     elm->pred_arr = pred_arr;
 292     elm->size = size;
 293     xbt_dict_set_ext(routeCache_, (char *) (&src_id), sizeof(int), (xbt_dictelm_t) elm, nullptr);
 294   }
 295
 296   if (!routeCache_)
 297     xbt_free(pred_arr);
 298 }
 299
 300 AsDijkstra::~AsDijkstra()
 301 {
 302   xbt_graph_free_graph(routeGraph_, &xbt_free_f,  &graph_edge_data_free, &xbt_free_f);
 303   xbt_dict_free(&graphNodeMap_);
 304   xbt_dict_free(&routeCache_);
 305 }
 306
 307 /* Creation routing model functions */
 308
 309 AsDijkstra::AsDijkstra(As* father, const char* name, bool cached) : AsRoutedGraph(father, name)
 310 {
 311   if (cached)
 312     routeCache_ = xbt_dict_new_homogeneous(&route_cache_elem_free);
 313 }
 314
 315 void AsDijkstra::addRoute(sg_platf_route_cbarg_t route)
 316 {
 317   NetCard *src = route->src;
 318   NetCard *dst = route->dst;
 319   const char* srcName = src->name().c_str();
 320   const char* dstName = dst->name().c_str();
 321
 322   addRouteCheckParams(route);
 323
 324   /* Create the topology graph */
 325   if(!routeGraph_)
 326     routeGraph_ = xbt_graph_new_graph(1, nullptr);
 327   if(!graphNodeMap_)
 328     graphNodeMap_ = xbt_dict_new_homogeneous(&graph_node_map_elem_free);
 329
 330   /* we don't check whether the route already exist, because the algorithm may find another path through some other nodes */
 331
 332   /* Add the route to the base */
 333   sg_platf_route_cbarg_t e_route = newExtendedRoute(hierarchy_, route, 1);
 334   newRoute(src->id(), dst->id(), e_route);
 335
 336   // Symmetrical YES
 337   if (route->symmetrical == true) {
 338     if(!route->gw_dst && !route->gw_src)
 339       XBT_DEBUG("Load Route from \"%s\" to \"%s\"", dstName, srcName);
 340     else
 341       XBT_DEBUG("Load ASroute from %s@%s to %s@%s", dstName, route->gw_dst->name().c_str(), srcName,
 342                 route->gw_src->name().c_str());
 343
 344     xbt_dynar_t nodes = xbt_graph_get_nodes(routeGraph_);
 345     xbt_node_t node_s_v = xbt_dynar_get_as(nodes, src->id(), xbt_node_t);
 346     xbt_node_t node_e_v = xbt_dynar_get_as(nodes, dst->id(), xbt_node_t);
 347     xbt_edge_t edge = xbt_graph_get_edge(routeGraph_, node_e_v, node_s_v);
 348
 349     if (edge)
 350       THROWF(arg_error, 0, "Route from %s@%s to %s@%s already exists", dstName, route->gw_dst->name().c_str(), srcName,
 351              route->gw_src->name().c_str());
 352
 353     if (route->gw_dst && route->gw_src) {
 354       NetCard *gw_tmp = route->gw_src;
 355       route->gw_src = route->gw_dst;
 356       route->gw_dst = gw_tmp;
 357     }
 358     sg_platf_route_cbarg_t link_route_back = newExtendedRoute(hierarchy_, route, 0);
 359     newRoute(dst->id(), src->id(), link_route_back);
 360   }
 361 }
 362
 363 }}} // namespace