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
  23   auto host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
  24   all_existing_models.push_back(host_model);
  25   models_by_type[simgrid::kernel::resource::Model::Type::HOST].push_back(host_model);
  26 }
  27
  28 namespace simgrid {
  29 namespace surf {
  30
  31 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel()
  32 {
  33   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
  34   set_maxmin_system(maxmin_system);
  35   network_model_ = std::make_unique<NetworkL07Model>(this, maxmin_system);
  36   models_by_type[simgrid::kernel::resource::Model::Type::NETWORK].push_back(network_model_.get());
  37   cpu_model_pm_     = std::make_unique<CpuL07Model>(this, maxmin_system);
  38   models_by_type[simgrid::kernel::resource::Model::Type::CPU_PM].push_back(cpu_model_pm_.get());
  39 }
  40
  41 HostL07Model::~HostL07Model() {}
  42
  43 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  44     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  45 {
  46   set_maxmin_system(sys);
  47 }
  48
  49 CpuL07Model::~CpuL07Model()
  50 {
  51   set_maxmin_system(nullptr);
  52 }
  53
  54 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  55     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  56 {
  57   set_maxmin_system(sys);
  58   loopback_ = NetworkL07Model::create_link(
  59                   "__loopback__", std::vector<double>{simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-bw")},
  60                   s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
  61                   ->set_latency(simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-lat"));
  62   loopback_->seal();
  63 }
  64
  65 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
  66 {
  67   set_maxmin_system(nullptr);
  68 }
  69
  70 double HostL07Model::next_occurring_event(double now)
  71 {
  72   double min = HostModel::next_occurring_event_full(now);
  73   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
  74     const auto& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
  75     if (net_action.get_latency() > 0 && (min < 0 || net_action.get_latency() < min)) {
  76       min = net_action.get_latency();
  77       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
  78     }
  79   }
  80   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
  81
  82   return min;
  83 }
  84
  85 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
  86 {
  87   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
  88     auto& action = static_cast<L07Action&>(*it);
  89     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
  90     if (action.get_latency() > 0) {
  91       if (action.get_latency() > delta) {
  92         action.update_latency(delta, sg_surf_precision);
  93       } else {
  94         action.set_latency(0.0);
  95       }
  96       if ((action.get_latency() <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
  97         action.updateBound();
  98         get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action.get_variable(), 1.0);
  99         action.set_last_update();
 100       }
 101     }
 102     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
 103               action.get_variable()->get_value() * delta);
 104     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
 105     action.update_max_duration(delta);
 106
 107     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
 108
 109     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
 110      *  - The amount of remaining work reached 0
 111      *  - The max duration was reached
 112      * If it's not done, it may have failed.
 113      */
 114
 115     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_penalty() > 0)) ||
 116         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
 117       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
 118       continue;
 119     }
 120
 121     /* Need to check that none of the model has failed */
 122     int i                               = 0;
 123     const kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 124     while (cnst != nullptr) {
 125       i++;
 126       const kernel::resource::Resource* constraint_id = cnst->get_id();
 127       if (not constraint_id->is_on()) {
 128         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
 129         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
 130         break;
 131       }
 132       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 133     }
 134   }
 135 }
 136
 137 kernel::resource::CpuAction* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 138                                                             const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
 139                                                             double rate)
 140 {
 141   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 142 }
 143
 144 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 145                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
 146     : CpuAction(model, 1.0, false), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
 147 {
 148   size_t link_nb      = 0;
 149   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
 150   double latency      = 0.0;
 151   this->set_last_update();
 152
 153   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
 154
 155   if (flops_amount != nullptr)
 156     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
 157
 158   /* Compute the number of affected resources... */
 159   if (bytes_amount != nullptr) {
 160     std::unordered_set<const char*> affected_links;
 161
 162     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 163       if (bytes_amount[k] <= 0)
 164         continue;
 165
 166       double lat = 0.0;
 167       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 168       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
 169       latency = std::max(latency, lat);
 170
 171       for (auto const& link : route)
 172         affected_links.insert(link->get_cname());
 173     }
 174
 175     link_nb = affected_links.size();
 176   }
 177
 178   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
 179   latency_ = latency;
 180
 181   set_variable(
 182       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
 183
 184   if (latency_ > 0)
 185     model->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(get_variable(), 0.0);
 186
 187   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
 188    * communication either */
 189   double bound = std::numeric_limits<double>::max();
 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     if (flops_amount && flops_amount[i] > 0)
 194       bound = std::min(bound, host_list[i]->pimpl_cpu->get_speed(1.0) * host_list[i]->pimpl_cpu->get_speed_ratio() /
 195                                   flops_amount[i]);
 196   }
 197   if (bound < std::numeric_limits<double>::max())
 198     model->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), bound);
 199
 200   if (bytes_amount != nullptr) {
 201     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 202       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
 203         continue;
 204       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 205       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
 206
 207       for (auto const& link : route)
 208         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
 209     }
 210   }
 211
 212   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
 213     this->set_cost(1.0);
 214     this->set_remains(0.0);
 215   }
 216 }
 217
 218 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
 219 {
 220   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
 221   const auto* flops_amount          = new double[2]();
 222   auto* bytes_amount                = new double[4]();
 223
 224   bytes_amount[1] = size;
 225
 226   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 227   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 228   return res;
 229 }
 230
 231 kernel::resource::Cpu* CpuL07Model::create_cpu(s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate)
 232 {
 233   return (new CpuL07(host, speed_per_pstate))->set_model(this);
 234 }
 235
 236 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths,
 237                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
 238 {
 239   xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "Non WIFI link must have only 1 bandwidth.");
 240   auto link = new LinkL07(name, bandwidths[0], policy, get_maxmin_system());
 241   link->set_model(this);
 242   return link;
 243 }
 244
 245 /************
 246  * Resource *
 247  ************/
 248
 249 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::execution_start(double size)
 250 {
 251   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_iface()};
 252
 253   auto* flops_amount = new double[host_list.size()]();
 254   flops_amount[0]    = size;
 255
 256   kernel::resource::CpuAction* res =
 257       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
 258   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 259   return res;
 260 }
 261
 262 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::sleep(double duration)
 263 {
 264   auto* action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
 265   action->set_max_duration(duration);
 266   action->set_suspend_state(kernel::resource::Action::SuspendStates::SLEEPING);
 267   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action->get_variable(), 0.0);
 268
 269   return action;
 270 }
 271
 272 bool CpuL07::is_used() const
 273 {
 274   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 275 }
 276
 277 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
 278 void CpuL07::on_speed_change()
 279 {
 280   const kernel::lmm::Variable* var;
 281   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 282
 283   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
 284   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 285     const kernel::resource::Action* action = var->get_id();
 286
 287     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
 288   }
 289
 290   Cpu::on_speed_change();
 291 }
 292
 293 LinkL07::LinkL07(const std::string& name, double bandwidth, s4u::Link::SharingPolicy policy,
 294                  kernel::lmm::System* system)
 295     : LinkImpl(name)
 296 {
 297   this->set_constraint(system->constraint_new(this, bandwidth));
 298   bandwidth_.peak = bandwidth;
 299
 300   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
 301     get_constraint()->unshare();
 302 }
 303
 304 bool LinkL07::is_used() const
 305 {
 306   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 307 }
 308
 309 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 310 {
 311   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
 312   if (triggered == speed_.event) {
 313     speed_.scale = value;
 314     on_speed_change();
 315     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
 316
 317   } else if (triggered == state_event_) {
 318     if (value > 0) {
 319       if (not is_on()) {
 320         XBT_VERB("Restart actors on host %s", get_iface()->get_cname());
 321         get_iface()->turn_on();
 322       }
 323     } else
 324       get_iface()->turn_off();
 325     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 326
 327   } else {
 328     xbt_die("Unknown event!\n");
 329   }
 330 }
 331
 332 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 333 {
 334   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
 335   if (triggered == bandwidth_.event) {
 336     set_bandwidth(value);
 337     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
 338
 339   } else if (triggered == latency_.event) {
 340     set_latency(value);
 341     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
 342
 343   } else if (triggered == state_event_) {
 344     if (value > 0)
 345       turn_on();
 346     else
 347       turn_off();
 348     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 349
 350   } else {
 351     xbt_die("Unknown event ! \n");
 352   }
 353 }
 354
 355 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
 356 {
 357   bandwidth_.peak = value;
 358   LinkImpl::on_bandwidth_change();
 359
 360   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
 361 }
 362
 363 kernel::resource::LinkImpl* LinkL07::set_latency(double value)
 364 {
 365   latency_check(value);
 366   const kernel::lmm::Variable* var;
 367   L07Action* action;
 368   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 369
 370   latency_.peak = value;
 371   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 372     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 373     action->updateBound();
 374   }
 375   return this;
 376 }
 377 LinkL07::~LinkL07() = default;
 378
 379 /**********
 380  * Action *
 381  **********/
 382
 383 L07Action::~L07Action()
 384 {
 385   if (free_arrays_) {
 386     delete[] computationAmount_;
 387     delete[] communicationAmount_;
 388   }
 389 }
 390
 391 void L07Action::updateBound()
 392 {
 393   double lat_current = 0.0;
 394
 395   size_t host_count = hostList_.size();
 396
 397   if (communicationAmount_ != nullptr) {
 398     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
 399       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
 400         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
 401           double lat = 0.0;
 402           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 403           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 404
 405           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
 406         }
 407       }
 408     }
 409   }
 410   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
 411   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
 412   if ((latency_ <= 0.0) && is_running()) {
 413     if (rate_ < 0)
 414       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
 415     else
 416       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
 417   }
 418 }
 419
 420 } // namespace surf
 421 } // namespace simgrid