src/surf/cpu_interface.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2015. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include <xbt/dynar.h>
   8 #include "cpu_interface.hpp"
   9 #include "plugins/energy.hpp"
  10 #include "src/instr/instr_private.h" // TRACE_is_enabled(). FIXME: remove by subscribing tracing to the surf signals
  11
  12 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_kernel);
  13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_cpu, surf,
  14                                 "Logging specific to the SURF cpu module");
  15
  16 int autoload_surf_cpu_model = 1;
  17 void_f_void_t surf_cpu_model_init_preparse = NULL;
  18
  19 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_pm;
  20 simgrid::surf::CpuModel *surf_cpu_model_vm;
  21
  22 namespace simgrid {
  23 namespace surf {
  24
  25 /*************
  26  * Callbacks *
  27  *************/
  28
  29 Cpu *getActionCpu(CpuAction *action) {
  30   return static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var
  31                        (action->getModel()->getMaxminSystem(),
  32                        action->getVariable(), 0)));
  33 }
  34
  35 simgrid::xbt::signal<void(CpuAction*, e_surf_action_state_t, e_surf_action_state_t)> cpuActionStateChangedCallbacks;
  36
  37 /*********
  38  * Model *
  39  *********/
  40
  41 void CpuModel::updateActionsStateLazy(double now, double /*delta*/)
  42 {
  43   CpuAction *action;
  44   while ((xbt_heap_size(getActionHeap()) > 0)
  45          && (double_equals(xbt_heap_maxkey(getActionHeap()), now, sg_surf_precision))) {
  46     action = static_cast<CpuAction*>(xbt_heap_pop(getActionHeap()));
  47     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Something happened to action %p", action);
  48     if (TRACE_is_enabled()) {
  49       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)));
  50       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), action->getCategory(),
  51                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
  52                                       action->getLastUpdate(),
  53                                       now - action->getLastUpdate());
  54     }
  55
  56     action->finish();
  57     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Action %p finished", action);
  58
  59     /* set the remains to 0 due to precision problems when updating the remaining amount */
  60     action->setRemains(0);
  61     action->setState(SURF_ACTION_DONE);
  62     action->heapRemove(getActionHeap()); //FIXME: strange call since action was already popped
  63   }
  64   if (TRACE_is_enabled()) {
  65     //defining the last timestamp that we can safely dump to trace file
  66     //without losing the event ascending order (considering all CPU's)
  67     double smaller = -1;
  68     ActionList *actionSet = getRunningActionSet();
  69     for(ActionList::iterator it(actionSet->begin()), itend(actionSet->end())
  70        ; it != itend ; ++it) {
  71       action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
  72         if (smaller < 0) {
  73           smaller = action->getLastUpdate();
  74           continue;
  75         }
  76         if (action->getLastUpdate() < smaller) {
  77           smaller = action->getLastUpdate();
  78         }
  79     }
  80     if (smaller > 0) {
  81       TRACE_last_timestamp_to_dump = smaller;
  82     }
  83   }
  84   return;
  85 }
  86
  87 void CpuModel::updateActionsStateFull(double now, double delta)
  88 {
  89   CpuAction *action = NULL;
  90   ActionList *running_actions = getRunningActionSet();
  91
  92   for(ActionList::iterator it(running_actions->begin()), itNext=it, itend(running_actions->end())
  93      ; it != itend ; it=itNext) {
  94   ++itNext;
  95     action = static_cast<CpuAction*>(&*it);
  96     if (TRACE_is_enabled()) {
  97       Cpu *x = static_cast<Cpu*> (lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getMaxminSystem(), action->getVariable(), 0)) );
  98
  99       TRACE_surf_host_set_utilization(x->getName(),
 100                                       action->getCategory(),
 101                                       lmm_variable_getvalue(action->getVariable()),
 102                                       now - delta,
 103                                       delta);
 104       TRACE_last_timestamp_to_dump = now - delta;
 105     }
 106
 107     action->updateRemains(lmm_variable_getvalue(action->getVariable()) * delta);
 108
 109
 110     if (action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION)
 111       action->updateMaxDuration(delta);
 112
 113
 114     if ((action->getRemainsNoUpdate() <= 0) &&
 115         (lmm_get_variable_weight(action->getVariable()) > 0)) {
 116       action->finish();
 117       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
 118     } else if ((action->getMaxDuration() != NO_MAX_DURATION) &&
 119                (action->getMaxDuration() <= 0)) {
 120       action->finish();
 121       action->setState(SURF_ACTION_DONE);
 122     }
 123   }
 124
 125   return;
 126 }
 127
 128 /************
 129  * Resource *
 130  ************/
 131 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::s4u::Host *host,
 132     xbt_dynar_t speedPeakList, int core, double speedPeak)
 133  : Cpu(model, host, NULL/*constraint*/, speedPeakList, core, speedPeak)
 134 {
 135 }
 136
 137 Cpu::Cpu(Model *model, simgrid::s4u::Host *host, lmm_constraint_t constraint,
 138     xbt_dynar_t speedPeakList, int core, double speedPeak)
 139  : Resource(model, host->name().c_str(), constraint)
 140  , coresAmount_(core)
 141  , host_(host)
 142 {
 143   speed_.peak = speedPeak;
 144   speed_.scale = 1;
 145   host->pimpl_cpu = this;
 146   xbt_assert(speed_.scale > 0, "Available speed has to be >0");
 147
 148   // Copy the power peak array:
 149   speedPeakList_ = xbt_dynar_new(sizeof(double), nullptr);
 150   unsigned long n = xbt_dynar_length(speedPeakList);
 151   for (unsigned long i = 0; i != n; ++i) {
 152     double value = xbt_dynar_get_as(speedPeakList, i, double);
 153     xbt_dynar_push(speedPeakList_, &value);
 154   }
 155
 156   /* Currently, we assume that a VM does not have a multicore CPU. */
 157   if (core > 1)
 158     xbt_assert(model == surf_cpu_model_pm);
 159
 160   if (model->getUpdateMechanism() != UM_UNDEFINED) {
 161   p_constraintCore = xbt_new(lmm_constraint_t, core);
 162   p_constraintCoreId = xbt_new(void*, core);
 163
 164     int i;
 165     for (i = 0; i < core; i++) {
 166       /* just for a unique id, never used as a string. */
 167       p_constraintCoreId[i] = bprintf("%s:%i", host->name().c_str(), i);
 168       p_constraintCore[i] = lmm_constraint_new(model->getMaxminSystem(), p_constraintCoreId[i], speed_.scale * speed_.peak);
 169     }
 170   }
 171 }
 172
 173 Cpu::~Cpu()
 174 {
 175   if (p_constraintCoreId){
 176     for (int i = 0; i < coresAmount_; i++) {
 177     xbt_free(p_constraintCoreId[i]);
 178     }
 179     xbt_free(p_constraintCore);
 180   }
 181   if (p_constraintCoreId)
 182     xbt_free(p_constraintCoreId);
 183   if (speedPeakList_)
 184     xbt_dynar_free(&speedPeakList_);
 185 }
 186
 187 double Cpu::getCurrentPowerPeak()
 188 {
 189   return speed_.peak;
 190 }
 191
 192 int Cpu::getNbPStates()
 193 {
 194   return xbt_dynar_length(speedPeakList_);
 195 }
 196
 197 void Cpu::setPState(int pstate_index)
 198 {
 199   xbt_dynar_t plist = speedPeakList_;
 200   xbt_assert(pstate_index <= (int)xbt_dynar_length(plist),
 201       "Invalid parameters for CPU %s (pstate %d > length of pstates %d)", getName(), pstate_index, (int)xbt_dynar_length(plist));
 202
 203   double new_peak_speed = xbt_dynar_get_as(plist, pstate_index, double);
 204   pstate_ = pstate_index;
 205   speed_.peak = new_peak_speed;
 206
 207   onSpeedChange();
 208 }
 209
 210 int Cpu::getPState()
 211 {
 212   return pstate_;
 213 }
 214
 215 double Cpu::getPowerPeakAt(int pstate_index)
 216 {
 217   xbt_dynar_t plist = speedPeakList_;
 218   xbt_assert((pstate_index <= (int)xbt_dynar_length(plist)), "Invalid parameters (pstate index out of bounds)");
 219
 220   return xbt_dynar_get_as(plist, pstate_index, double);
 221 }
 222
 223 double Cpu::getSpeed(double load)
 224 {
 225   return load * speed_.peak;
 226 }
 227
 228 double Cpu::getAvailableSpeed()
 229 {
 230 /* number between 0 and 1 */
 231   return speed_.scale;
 232 }
 233
 234 void Cpu::onSpeedChange() {
 235   TRACE_surf_host_set_speed(surf_get_clock(), getName(),
 236       coresAmount_ * speed_.scale * speed_.peak);
 237 }
 238
 239
 240 int Cpu::getCore()
 241 {
 242   return coresAmount_;
 243 }
 244
 245 void Cpu::setStateTrace(tmgr_trace_t trace)
 246 {
 247   xbt_assert(stateEvent_==NULL,"Cannot set a second state trace to Host %s", host_->name().c_str());
 248
 249   stateEvent_ = future_evt_set->add_trace(trace, 0.0, this);
 250 }
 251 void Cpu::setSpeedTrace(tmgr_trace_t trace)
 252 {
 253   xbt_assert(speed_.event==NULL,"Cannot set a second speed trace to Host %s", host_->name().c_str());
 254
 255   speed_.event = future_evt_set->add_trace(trace, 0.0, this);
 256 }
 257
 258
 259 /**********
 260  * Action *
 261  **********/
 262
 263 void CpuAction::updateRemainingLazy(double now)
 264 {
 265   double delta = 0.0;
 266
 267   xbt_assert(getStateSet() == getModel()->getRunningActionSet(),
 268       "You're updating an action that is not running.");
 269
 270   /* bogus priority, skip it */
 271   xbt_assert(getPriority() > 0,
 272       "You're updating an action that seems suspended.");
 273
 274   delta = now - m_lastUpdate;
 275
 276   if (m_remains > 0) {
 277     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains was %f, last_update was: %f", this, m_remains, m_lastUpdate);
 278     double_update(&(m_remains), m_lastValue * delta, sg_maxmin_precision*sg_surf_precision);
 279
 280     if (TRACE_is_enabled()) {
 281       Cpu *cpu = static_cast<Cpu*>(lmm_constraint_id(lmm_get_cnst_from_var(getModel()->getMaxminSystem(), getVariable(), 0)));
 282       TRACE_surf_host_set_utilization(cpu->getName(), getCategory(), m_lastValue, m_lastUpdate, now - m_lastUpdate);
 283     }
 284     XBT_CDEBUG(surf_kernel, "Updating action(%p): remains is now %f", this, m_remains);
 285   }
 286
 287   m_lastUpdate = now;
 288   m_lastValue = lmm_variable_getvalue(getVariable());
 289 }
 290
 291 /*
 292  *
 293  * This function formulates a constraint problem that pins a given task to
 294  * particular cores. Currently, it is possible to pin a task to an exactly one
 295  * specific core. The system links the variable object of the task to the
 296  * per-core constraint object.
 297  *
 298  * But, the taskset command on Linux takes a mask value specifying a CPU
 299  * affinity setting of a given task. If the mask value is 0x03, the given task
 300  * will be executed on the first core (CPU0) or the second core (CPU1) on the
 301  * given PM. The schedular will determine appropriate placements of tasks,
 302  * considering given CPU affinities and task activities.
 303  *
 304  * How should the system formulate constraint problems for an affinity to
 305  * multiple cores?
 306  *
 307  * The cpu argument must be the host where the task is being executed. The
 308  * action object does not have the information about the location where the
 309  * action is being executed.
 310  */
 311 void CpuAction::setAffinity(Cpu *cpu, unsigned long mask)
 312 {
 313   lmm_variable_t var_obj = getVariable();
 314   XBT_IN("(%p,%lx)", this, mask);
 315
 316   {
 317     unsigned long nbits = 0;
 318
 319     /* FIXME: There is much faster algorithms doing this. */
 320     for (int i = 0; i < cpu->coresAmount_; i++) {
 321       unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 322       if (has_affinity)
 323         nbits += 1;
 324     }
 325
 326     if (nbits > 1) {
 327       XBT_CRITICAL("Do not specify multiple cores for an affinity mask.");
 328       XBT_CRITICAL("See the comment in cpu_action_set_affinity().");
 329       DIE_IMPOSSIBLE;
 330     }
 331   }
 332
 333   for (int i = 0; i < cpu->coresAmount_; i++) {
 334     XBT_DEBUG("clear affinity %p to cpu-%d@%s", this, i,  cpu->getName());
 335     lmm_shrink(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj);
 336
 337     unsigned long has_affinity = (1UL << i) & mask;
 338     if (has_affinity) {
 339       /* This function only accepts an affinity setting on the host where the
 340        * task is now running. In future, a task might move to another host.
 341        * But, at this moment, this function cannot take an affinity setting on
 342        * that future host.
 343        *
 344        * It might be possible to extend the code to allow this function to
 345        * accept affinity settings on a future host. We might be able to assign
 346        * zero to elem->value to maintain such inactive affinity settings in the
 347        * system. But, this will make the system complex. */
 348       XBT_DEBUG("set affinity %p to cpu-%d@%s", this, i, cpu->getName());
 349       lmm_expand(cpu->getModel()->getMaxminSystem(), cpu->p_constraintCore[i], var_obj, 1.0);
 350     }
 351   }
 352
 353   if (cpu->getModel()->getUpdateMechanism() == UM_LAZY) {
 354     /* FIXME (hypervisor): Do we need to do something for the LAZY mode? */
 355   }
 356   XBT_OUT();
 357 }
 358
 359 simgrid::xbt::signal<void(simgrid::surf::CpuAction*, e_surf_action_state_t)> CpuAction::onStateChange;
 360
 361 void CpuAction::setState(e_surf_action_state_t state){
 362   e_surf_action_state_t previous = getState();
 363   Action::setState(state);
 364   onStateChange(this, previous);
 365 }
 366
 367 }
 368 }