Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
move VM start function to s4u
[simgrid.git] / src / msg / msg_vm.cpp
1 /* Copyright (c) 2012-2015. 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 /* TODO:
8  * 1. add the support of trace
9  * 2. use parallel tasks to simulate CPU overhead and remove the experimental code generating micro computation tasks
10  */
11
12 #include <xbt/ex.hpp>
13
14 #include "src/instr/instr_private.h"
15 #include "src/msg/msg_private.h"
16 #include "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
17 #include "src/plugins/vm/VmHostExt.hpp"
18
19 #include "simgrid/host.h"
20 #include "simgrid/simix.hpp"
21
22 SG_BEGIN_DECL()
23
24 struct dirty_page {
25   double prev_clock;
26   double prev_remaining;
27   msg_task_t task;
28 };
29 typedef struct dirty_page s_dirty_page;
30 typedef struct dirty_page* dirty_page_t;
31
32 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(msg_vm, msg, "Cloud-oriented parts of the MSG API");
33
34 /* **** ******** GENERAL ********* **** */
35 const char* MSG_vm_get_name(msg_vm_t vm)
36 {
37   return vm->getCname();
38 }
39
40 /** \ingroup m_vm_management
41  * \brief Set the parameters of a given host
42  *
43  * \param vm a vm
44  * \param params a parameter object
45  */
46 void MSG_vm_set_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
47 {
48   vm->setParameters(params);
49 }
50
51 /** \ingroup m_vm_management
52  * \brief Get the parameters of a given host
53  *
54  * \param vm the vm you are interested into
55  * \param params a prameter object
56  */
57 void MSG_vm_get_params(msg_vm_t vm, vm_params_t params)
58 {
59   vm->getParameters(params);
60 }
61
62 /* **** Check state of a VM **** */
63 static inline int __MSG_vm_is_state(msg_vm_t vm, e_surf_vm_state_t state)
64 {
65   return vm->pimpl_vm_ != nullptr && vm->pimpl_vm_->getState() == state;
66 }
67
68 /** @brief Returns whether the given VM has just created, not running.
69  *  @ingroup msg_VMs
70  */
71 int MSG_vm_is_created(msg_vm_t vm)
72 {
73   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_CREATED);
74 }
75
76 /** @brief Returns whether the given VM is currently running
77  *  @ingroup msg_VMs
78  */
79 int MSG_vm_is_running(msg_vm_t vm)
80 {
81   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_RUNNING);
82 }
83
84 /** @brief Returns whether the given VM is currently migrating
85  *  @ingroup msg_VMs
86  */
87 int MSG_vm_is_migrating(msg_vm_t vm)
88 {
89   return vm->isMigrating();
90 }
91
92 /** @brief Returns whether the given VM is currently suspended, not running.
93  *  @ingroup msg_VMs
94  */
95 int MSG_vm_is_suspended(msg_vm_t vm)
96 {
97   return __MSG_vm_is_state(vm, SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
98 }
99
100 /* **** ******** MSG vm actions ********* **** */
101 /** @brief Create a new VM with specified parameters.
102  *  @ingroup msg_VMs*
103  *  @param pm        Physical machine that will host the VM
104  *  @param name      Must be unique
105  *  @param coreAmount Must be >= 1
106  *  @param ramsize   [TODO]
107  *  @param mig_netspeed Amount of Mbyte/s allocated to the migration (cannot be larger than net_cap). Use 0 if unsure.
108  *  @param dp_intensity Dirty page percentage according to migNetSpeed, [0-100]. Use 0 if unsure.
109  */
110 msg_vm_t MSG_vm_create(msg_host_t pm, const char* name, int coreAmount, int ramsize, int mig_netspeed, int dp_intensity)
111 {
112   simgrid::vm::VmHostExt::ensureVmExtInstalled();
113
114   /* For the moment, intensity_rate is the percentage against the migration bandwidth */
115
116   msg_vm_t vm = new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, coreAmount);
117   s_vm_params_t params;
118   memset(&params, 0, sizeof(params));
119   params.ramsize = static_cast<sg_size_t>(ramsize) * 1024 * 1024;
120   params.devsize = 0;
121   params.skip_stage2 = 0;
122   params.max_downtime = 0.03;
123   params.mig_speed = static_cast<double>(mig_netspeed) * 1024 * 1024; // mig_speed
124   params.dp_intensity = static_cast<double>(dp_intensity) / 100;
125   params.dp_cap       = params.ramsize * 0.9; // assume working set memory is 90% of ramsize
126
127   XBT_DEBUG("migspeed : %f intensity mem : %d", params.mig_speed, dp_intensity);
128   vm->setParameters(&params);
129
130   return vm;
131 }
132
133 /** @brief Create a new VM object with the default parameters
134  *  @ingroup msg_VMs*
135  *
136  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
137  */
138 msg_vm_t MSG_vm_create_core(msg_host_t pm, const char* name)
139 {
140   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
141              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
142
143   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, 1);
144 }
145 /** @brief Create a new VM object with the default parameters, but with a specified amount of cores
146  *  @ingroup msg_VMs*
147  *
148  * A VM is treated as a host. The name of the VM must be unique among all hosts.
149  */
150 msg_vm_t MSG_vm_create_multicore(msg_host_t pm, const char* name, int coreAmount)
151 {
152   xbt_assert(sg_host_by_name(name) == nullptr,
153              "Cannot create a VM named %s: this name is already used by an host or a VM", name);
154
155   return new simgrid::s4u::VirtualMachine(name, pm, coreAmount);
156 }
157
158 /** @brief Destroy a VM. Destroy the VM object from the simulation.
159  *  @ingroup msg_VMs
160  */
161 void MSG_vm_destroy(msg_vm_t vm)
162 {
163   if (vm->isMigrating())
164     THROWF(vm_error, 0, "Cannot destroy VM '%s', which is migrating.", vm->getCname());
165
166   /* First, terminate all processes on the VM if necessary */
167   if (MSG_vm_is_running(vm))
168     MSG_vm_shutdown(vm);
169
170   /* Then, destroy the VM object */
171   simgrid::simix::kernelImmediate([vm]() { vm->destroy(); });
172
173   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
174     container_t container = PJ_container_get(vm->getCname());
175     PJ_container_remove_from_parent(container);
176     PJ_container_free(container);
177   }
178 }
179
180 /** @brief Start a vm (i.e., boot the guest operating system)
181  *  @ingroup msg_VMs
182  *
183  *  If the VM cannot be started (because of memory over-provisioning), an exception is generated.
184  */
185 void MSG_vm_start(msg_vm_t vm)
186 {
187   vm->start();
188   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
189     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->getCname());
190     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
191     value* val               = value::get_or_new("start", "0 0 1", type); // start is blue
192     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, val);
193   }
194 }
195
196 /** @brief Immediately kills all processes within the given VM.
197  *  @ingroup msg_VMs
198  *
199  * Any memory that they allocated will be leaked, unless you used #MSG_process_on_exit().
200  *
201  * No extra delay occurs. If you want to simulate this too, you want to use a #MSG_process_sleep().
202  */
203 void MSG_vm_shutdown(msg_vm_t vm)
204 {
205   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
206   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, issuer]() { vm->pimpl_vm_->shutdown(issuer); });
207
208   // Make sure that processes in the VM are killed in this scheduling round before processing (eg with the VM destroy)
209   MSG_process_sleep(0.);
210 }
211
212 static std::string get_mig_process_tx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
213 {
214   return std::string("__pr_mig_tx:") + vm->getName() + "(" + src_pm->getName() + "-" + dst_pm->getName() + ")";
215 }
216
217 static std::string get_mig_process_rx_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm)
218 {
219   return std::string("__pr_mig_rx:") + vm->getName() + "(" + src_pm->getName() + "-" + dst_pm->getName() + ")";
220 }
221
222 static inline char *get_mig_task_name(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, int stage)
223 {
224   return bprintf("__task_mig_stage%d:%s(%s-%s)", stage, vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
225 }
226
227 struct migration_session {
228   msg_vm_t vm;
229   msg_host_t src_pm;
230   msg_host_t dst_pm;
231
232   /* The miration_rx process uses mbox_ctl to let the caller of do_migration()
233    * know the completion of the migration. */
234   char *mbox_ctl;
235   /* The migration_rx and migration_tx processes use mbox to transfer migration data. */
236   char *mbox;
237 };
238
239 static int migration_rx_fun(int argc, char *argv[])
240 {
241   XBT_DEBUG("mig: rx_start");
242
243   // The structure has been created in the do_migration function and should only be freed in the same place ;)
244   struct migration_session* ms = static_cast<migration_session*>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
245
246   bool received_finalize = false;
247
248   char *finalize_task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 3);
249   while (not received_finalize) {
250     msg_task_t task = nullptr;
251     int ret         = MSG_task_recv(&task, ms->mbox);
252
253     if (ret != MSG_OK) {
254       // An error occurred, clean the code and return
255       // The owner did not change, hence the task should be only destroyed on the other side
256       xbt_free(finalize_task_name);
257       return 0;
258     }
259
260     if (strcmp(task->name, finalize_task_name) == 0)
261       received_finalize = 1;
262
263     MSG_task_destroy(task);
264   }
265   xbt_free(finalize_task_name);
266
267   // Here Stage 1, 2  and 3 have been performed.
268   // Hence complete the migration
269
270   // Copy the reference to the vm (if SRC crashes now, do_migration will free ms)
271   // This is clearly ugly but I (Adrien) need more time to do something cleaner (actually we should copy the whole ms
272   // structure at the beginning and free it at the end of each function)
273   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = ms->vm;
274   msg_host_t dst_pm                = ms->dst_pm;
275
276   // Make sure that we cannot get interrupted between the migrate and the resume to not end in an inconsistent state
277   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, dst_pm]() {
278     /* Update the vm location */
279     /* precopy migration makes the VM temporally paused */
280     xbt_assert(vm->pimpl_vm_->getState() == SURF_VM_STATE_SUSPENDED);
281
282     /* Update the vm location and resume it */
283     vm->pimpl_vm_->setPm(dst_pm);
284     vm->pimpl_vm_->resume();
285   });
286
287
288   // Now the VM is running on the new host (the migration is completed) (even if the SRC crash)
289   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
290   XBT_DEBUG("VM(%s) moved from PM(%s) to PM(%s)", ms->vm->getCname(), ms->src_pm->getCname(), ms->dst_pm->getCname());
291
292   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
293     static long long int counter = 0;
294     char key[INSTR_DEFAULT_STR_SIZE];
295     snprintf(key, INSTR_DEFAULT_STR_SIZE, "%lld", counter);
296     counter++;
297
298     // start link
299     container_t msg = PJ_container_get(vm->getCname());
300     type_t type     = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
301     new StartLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
302
303     // destroy existing container of this vm
304     container_t existing_container = PJ_container_get(vm->getCname());
305     PJ_container_remove_from_parent(existing_container);
306     PJ_container_free(existing_container);
307
308     // create new container on the new_host location
309     PJ_container_new(vm->getCname(), INSTR_MSG_VM, PJ_container_get(ms->dst_pm->getCname()));
310
311     // end link
312     msg  = PJ_container_get(vm->getCname());
313     type = PJ_type_get("MSG_VM_LINK", PJ_type_get_root());
314     new EndLinkEvent(MSG_get_clock(), PJ_container_get_root(), type, msg, "M", key);
315   }
316
317   // Inform the SRC that the migration has been correctly performed
318   char *task_name = get_mig_task_name(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, 4);
319   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, 0, nullptr);
320   msg_error_t ret = MSG_task_send(task, ms->mbox_ctl);
321   // xbt_assert(ret == MSG_OK);
322   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
323     // The DST has crashed, this is a problem has the VM since we are not sure whether SRC is considering that the VM
324     // has been correctly migrated on the DST node
325     // TODO What does it mean ? What should we do ?
326     MSG_task_destroy(task);
327   } else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
328     // The SRC has crashed, this is not a problem has the VM has been correctly migrated on the DST node
329     MSG_task_destroy(task);
330   }
331   xbt_free(task_name);
332
333   XBT_DEBUG("mig: rx_done");
334   return 0;
335 }
336
337 static void start_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
338 {
339   vm->pimpl_vm_->dp_enabled = 1;
340   if (vm->pimpl_vm_->dp_objs.empty())
341     return;
342
343   for (auto elm : vm->pimpl_vm_->dp_objs) {
344     dirty_page_t dp    = elm.second;
345     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
346     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
347     dp->prev_remaining = remaining;
348     XBT_DEBUG("%s@%s remaining %f", elm.first.c_str(), vm->getCname(), remaining);
349   }
350 }
351
352 static void stop_dirty_page_tracking(msg_vm_t vm)
353 {
354   vm->pimpl_vm_->dp_enabled = 0;
355 }
356
357 static double get_computed(const char* key, msg_vm_t vm, dirty_page_t dp, double remaining, double clock)
358 {
359   double computed = dp->prev_remaining - remaining;
360   double duration = clock - dp->prev_clock;
361
362   XBT_DEBUG("%s@%s: computed %f ops (remaining %f -> %f) in %f secs (%f -> %f)", key, vm->getCname(), computed,
363             dp->prev_remaining, remaining, duration, dp->prev_clock, clock);
364
365   return computed;
366 }
367
368 static double lookup_computed_flop_counts(msg_vm_t vm, int stage_for_fancy_debug, int stage2_round_for_fancy_debug)
369 {
370   double total = 0;
371
372   for (auto elm : vm->pimpl_vm_->dp_objs) {
373     const char* key  = elm.first.c_str();
374     dirty_page_t dp  = elm.second;
375     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(dp->task);
376
377     double clock = MSG_get_clock();
378
379     // total += calc_updated_pages(key, vm, dp, remaining, clock);
380     total += get_computed(key, vm, dp, remaining, clock);
381
382     dp->prev_remaining = remaining;
383     dp->prev_clock = clock;
384   }
385
386   total += vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks;
387
388   XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: computed %f flop_counts (including %f by deleted tasks)", stage_for_fancy_debug,
389             stage2_round_for_fancy_debug, total, vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks);
390
391   vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks = 0;
392
393   return total;
394 }
395
396 // TODO Is this code redundant with the information provided by
397 // msg_process_t MSG_process_create(const char *name, xbt_main_func_t code, void *data, msg_host_t host)
398 /** @brief take care of the dirty page tracking, in case we're adding a task to a migrating VM */
399 void MSG_host_add_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
400 {
401   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
402   if (vm == nullptr)
403     return;
404
405   double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
406   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
407
408   dirty_page_t dp = xbt_new0(s_dirty_page, 1);
409   dp->task = task;
410   if (vm->pimpl_vm_->dp_enabled) {
411     dp->prev_clock = MSG_get_clock();
412     dp->prev_remaining = remaining;
413   }
414   vm->pimpl_vm_->dp_objs.insert({key, dp});
415   XBT_DEBUG("add %s on %s (remaining %f, dp_enabled %d)", key, host->getCname(), remaining, vm->pimpl_vm_->dp_enabled);
416
417   xbt_free(key);
418 }
419
420 void MSG_host_del_task(msg_host_t host, msg_task_t task)
421 {
422   simgrid::s4u::VirtualMachine* vm = dynamic_cast<simgrid::s4u::VirtualMachine*>(host);
423   if (vm == nullptr)
424     return;
425
426   char *key = bprintf("%s-%p", task->name, task);
427   dirty_page_t dp = nullptr;
428   if (vm->pimpl_vm_->dp_objs.find(key) != vm->pimpl_vm_->dp_objs.end())
429     dp = vm->pimpl_vm_->dp_objs.at(key);
430   xbt_assert(dp && dp->task == task);
431
432   /* If we are in the middle of dirty page tracking, we record how much computation has been done until now, and keep
433    * the information for the lookup_() function that will called soon. */
434   if (vm->pimpl_vm_->dp_enabled) {
435     double remaining = MSG_task_get_flops_amount(task);
436     double clock = MSG_get_clock();
437     // double updated = calc_updated_pages(key, host, dp, remaining, clock);
438     double updated = get_computed(key, vm, dp, remaining, clock); // was host instead of vm
439
440     vm->pimpl_vm_->dp_updated_by_deleted_tasks += updated;
441   }
442
443   vm->pimpl_vm_->dp_objs.erase(key);
444   xbt_free(dp);
445
446   XBT_DEBUG("del %s on %s", key, host->getCname());
447   xbt_free(key);
448 }
449
450 static sg_size_t send_migration_data(msg_vm_t vm, msg_host_t src_pm, msg_host_t dst_pm, sg_size_t size, char* mbox,
451                                      int stage, int stage2_round, double mig_speed, double timeout)
452 {
453   sg_size_t sent = 0;
454   char *task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, stage);
455   msg_task_t task = MSG_task_create(task_name, 0, static_cast<double>(size), nullptr);
456
457   double clock_sta = MSG_get_clock();
458
459   msg_error_t ret;
460   if (mig_speed > 0)
461     ret = MSG_task_send_with_timeout_bounded(task, mbox, timeout, mig_speed);
462   else
463     ret = MSG_task_send(task, mbox);
464
465   xbt_free(task_name);
466
467   if (ret == MSG_OK) {
468     sent = size;
469   } else if (ret == MSG_TIMEOUT) {
470     sg_size_t remaining = static_cast<sg_size_t>(MSG_task_get_remaining_communication(task));
471     sent = size - remaining;
472     XBT_VERB("timeout (%lf s) in sending_migration_data, remaining %llu bytes of %llu", timeout, remaining, size);
473   }
474
475   /* FIXME: why try-and-catch is used here? */
476   if(ret == MSG_HOST_FAILURE){
477     XBT_DEBUG("SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
478     MSG_task_destroy(task);
479     THROWF(host_error, 0, "SRC host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
480   }else if(ret == MSG_TRANSFER_FAILURE){
481     XBT_DEBUG("DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
482     MSG_task_destroy(task);
483     THROWF(host_error, 0, "DST host failed during migration of %s (stage %d)", vm->getCname(), stage);
484   }
485
486   double clock_end = MSG_get_clock();
487   double duration = clock_end - clock_sta;
488   double actual_speed = size / duration;
489
490   if (stage == 2)
491     XBT_DEBUG("mig-stage%d.%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, stage2_round, size, duration,
492               actual_speed, mig_speed);
493   else
494     XBT_DEBUG("mig-stage%d: sent %llu duration %f actual_speed %f (target %f)", stage, size, duration, actual_speed,
495               mig_speed);
496
497   return sent;
498 }
499
500 static sg_size_t get_updated_size(double computed, double dp_rate, double dp_cap)
501 {
502   double updated_size = computed * dp_rate;
503   XBT_DEBUG("updated_size %f dp_rate %f", updated_size, dp_rate);
504   if (updated_size > dp_cap) {
505     // XBT_INFO("mig-stage2.%d: %f bytes updated, but cap it with the working set size %f", stage2_round, updated_size,
506     //          dp_cap);
507     updated_size = dp_cap;
508   }
509
510   return static_cast<sg_size_t>(updated_size);
511 }
512
513 static int migration_tx_fun(int argc, char *argv[])
514 {
515   XBT_DEBUG("mig: tx_start");
516
517   // Note that the ms structure has been allocated in do_migration and hence should be freed in the same function ;)
518   migration_session *ms = static_cast<migration_session *>(MSG_process_get_data(MSG_process_self()));
519
520   double host_speed = ms->vm->pimpl_vm_->getPm()->getSpeed();
521   s_vm_params_t params;
522   ms->vm->getParameters(&params);
523   const sg_size_t ramsize   = params.ramsize;
524   const sg_size_t devsize   = params.devsize;
525   const int skip_stage1     = params.skip_stage1;
526   int skip_stage2           = params.skip_stage2;
527   const double dp_rate      = host_speed ? (params.mig_speed * params.dp_intensity) / host_speed : 1;
528   const double dp_cap       = params.dp_cap;
529   const double mig_speed    = params.mig_speed;
530   double max_downtime       = params.max_downtime;
531
532   double mig_timeout = 10000000.0;
533
534   double remaining_size = static_cast<double>(ramsize + devsize);
535   double threshold = 0.0;
536
537   /* check parameters */
538   if (ramsize == 0)
539     XBT_WARN("migrate a VM, but ramsize is zero");
540
541   if (max_downtime <= 0) {
542     XBT_WARN("use the default max_downtime value 30ms");
543     max_downtime = 0.03;
544   }
545
546   /* Stage1: send all memory pages to the destination. */
547   XBT_DEBUG("mig-stage1: remaining_size %f", remaining_size);
548   start_dirty_page_tracking(ms->vm);
549
550   double computed_during_stage1 = 0;
551   if (not skip_stage1) {
552     double clock_prev_send = MSG_get_clock();
553
554     try {
555       /* At stage 1, we do not need timeout. We have to send all the memory pages even though the duration of this
556        * transfer exceeds the timeout value. */
557       XBT_VERB("Stage 1: Gonna send %llu bytes", ramsize);
558       sg_size_t sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, ramsize, ms->mbox, 1, 0, mig_speed, -1);
559       remaining_size -= sent;
560       computed_during_stage1 = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 1, 0);
561
562       if (sent < ramsize) {
563         XBT_VERB("mig-stage1: timeout, force moving to stage 3");
564         skip_stage2 = 1;
565       } else if (sent > ramsize)
566         XBT_CRITICAL("bug");
567
568     }
569     catch (xbt_ex& e) {
570       //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
571       // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
572       stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
573       return 0;
574     }
575
576     double clock_post_send = MSG_get_clock();
577     mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
578     if (mig_timeout < 0) {
579       XBT_VERB("The duration of stage 1 exceeds the timeout value, skip stage 2");
580       skip_stage2 = 1;
581     }
582
583     /* estimate bandwidth */
584     double bandwidth = ramsize / (clock_post_send - clock_prev_send);
585     threshold        = bandwidth * max_downtime;
586     XBT_DEBUG("actual bandwidth %f (MB/s), threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
587   }
588
589
590   /* Stage2: send update pages iteratively until the size of remaining states becomes smaller than threshold value. */
591   if (not skip_stage2) {
592
593     int stage2_round = 0;
594     for (;;) {
595
596       sg_size_t updated_size = 0;
597       if (stage2_round == 0) {
598         /* just after stage1, nothing has been updated. But, we have to send the data updated during stage1 */
599         updated_size = get_updated_size(computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
600       } else {
601         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
602         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
603       }
604
605       XBT_DEBUG("mig-stage 2:%d updated_size %llu computed_during_stage1 %f dp_rate %f dp_cap %f", stage2_round,
606                 updated_size, computed_during_stage1, dp_rate, dp_cap);
607
608       /* Check whether the remaining size is below the threshold value. If so, move to stage 3. */
609       remaining_size += updated_size;
610       XBT_DEBUG("mig-stage2.%d: remaining_size %f (%s threshold %f)", stage2_round, remaining_size,
611                 (remaining_size < threshold) ? "<" : ">", threshold);
612       if (remaining_size < threshold)
613         break;
614
615       sg_size_t sent         = 0;
616       double clock_prev_send = MSG_get_clock();
617       try {
618         XBT_DEBUG("Stage 2, gonna send %llu", updated_size);
619         sent = send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, updated_size, ms->mbox, 2, stage2_round, mig_speed,
620                                    mig_timeout);
621       } catch (xbt_ex& e) {
622         // hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data
623         // code)
624         // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
625         stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
626         return 0;
627       }
628       double clock_post_send = MSG_get_clock();
629
630       if (sent == updated_size) {
631         /* timeout did not happen */
632         double bandwidth = updated_size / (clock_post_send - clock_prev_send);
633         threshold        = bandwidth * max_downtime;
634         XBT_DEBUG("actual bandwidth %f, threshold %f", bandwidth / 1024 / 1024, threshold);
635         remaining_size -= sent;
636         stage2_round += 1;
637         mig_timeout -= (clock_post_send - clock_prev_send);
638         xbt_assert(mig_timeout > 0);
639
640       } else if (sent < updated_size) {
641         /* When timeout happens, we move to stage 3. The size of memory pages
642          * updated before timeout must be added to the remaining size. */
643         XBT_VERB("mig-stage2.%d: timeout, force moving to stage 3. sent %llu / %llu, eta %lf", stage2_round, sent,
644                  updated_size, (clock_post_send - clock_prev_send));
645         remaining_size -= sent;
646
647         double computed = lookup_computed_flop_counts(ms->vm, 2, stage2_round);
648         updated_size    = get_updated_size(computed, dp_rate, dp_cap);
649         remaining_size += updated_size;
650         break;
651       } else
652         XBT_CRITICAL("bug");
653     }
654   }
655
656   /* Stage3: stop the VM and copy the rest of states. */
657   XBT_DEBUG("mig-stage3: remaining_size %f", remaining_size);
658   simgrid::vm::VirtualMachineImpl* pimpl = ms->vm->pimpl_vm_;
659   pimpl->setState(SURF_VM_STATE_RUNNING); // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
660   pimpl->isMigrating = false;             // FIXME: this bypass of the checks in suspend() is not nice
661   pimpl->suspend(SIMIX_process_self());
662   stop_dirty_page_tracking(ms->vm);
663
664   try {
665     XBT_DEBUG("Stage 3: Gonna send %f bytes", remaining_size);
666     send_migration_data(ms->vm, ms->src_pm, ms->dst_pm, static_cast<sg_size_t>(remaining_size), ms->mbox, 3, 0,
667                         mig_speed, -1);
668   }
669   catch(xbt_ex& e) {
670     //hostfailure (if you want to know whether this is the SRC or the DST check directly in send_migration_data code)
671     // Stop the dirty page tracking an return (there is no memory space to release)
672     ms->vm->pimpl_vm_->resume();
673     return 0;
674   }
675
676   // At that point the Migration is considered valid for the SRC node but remind that the DST side should relocate
677   // effectively the VM on the DST node.
678   XBT_DEBUG("mig: tx_done");
679
680   return 0;
681 }
682
683 /** @brief Migrate the VM to the given host.
684  *  @ingroup msg_VMs
685  */
686 void MSG_vm_migrate(msg_vm_t vm, msg_host_t dst_pm)
687 {
688   /* some thoughts:
689    * - One approach is ...
690    *   We first create a new VM (i.e., destination VM) on the destination   physical host. The destination VM will
691    *   receive the state of the source
692    *   VM over network. We will finally destroy the source VM.
693    *   - This behavior is similar to the way of migration in the real world.
694    *     Even before a migration is completed, we will see a destination VM, consuming resources.
695    *   - We have to relocate all processes. The existing process migration code will work for this?
696    *   - The name of the VM is a somewhat unique ID in the code. It is tricky for the destination VM?
697    *
698    * - Another one is ...
699    *   We update the information of the given VM to place it to the destination physical host.
700    *
701    * The second one would be easier.
702    */
703
704   msg_host_t src_pm = vm->pimpl_vm_->getPm();
705
706   if (src_pm->isOff())
707     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' from host '%s', which is offline.", vm->getCname(), src_pm->getCname());
708   if (dst_pm->isOff())
709     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' to host '%s', which is offline.", vm->getCname(), dst_pm->getCname());
710   if (not MSG_vm_is_running(vm))
711     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is not running yet.", vm->getCname());
712   if (vm->isMigrating())
713     THROWF(vm_error, 0, "Cannot migrate VM '%s' that is already migrating.", vm->getCname());
714
715   vm->pimpl_vm_->isMigrating = true;
716
717   struct migration_session *ms = xbt_new(struct migration_session, 1);
718   ms->vm = vm;
719   ms->src_pm = src_pm;
720   ms->dst_pm = dst_pm;
721
722   /* We have two mailboxes. mbox is used to transfer migration data between source and destination PMs. mbox_ctl is used
723    * to detect the completion of a migration. The names of these mailboxes must not conflict with others. */
724   ms->mbox_ctl = bprintf("__mbox_mig_ctl:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
725   ms->mbox     = bprintf("__mbox_mig_src_dst:%s(%s-%s)", vm->getCname(), src_pm->getCname(), dst_pm->getCname());
726
727   std::string pr_rx_name = get_mig_process_rx_name(vm, src_pm, dst_pm);
728   std::string pr_tx_name = get_mig_process_tx_name(vm, src_pm, dst_pm);
729
730   MSG_process_create(pr_rx_name.c_str(), migration_rx_fun, ms, dst_pm);
731
732   MSG_process_create(pr_tx_name.c_str(), migration_tx_fun, ms, src_pm);
733
734   /* wait until the migration have finished or on error has occurred */
735   XBT_DEBUG("wait for reception of the final ACK (i.e. migration has been correctly performed");
736   msg_task_t task = nullptr;
737   msg_error_t ret = MSG_task_receive(&task, ms->mbox_ctl);
738
739   vm->pimpl_vm_->isMigrating = false;
740
741   xbt_free(ms->mbox_ctl);
742   xbt_free(ms->mbox);
743   xbt_free(ms);
744
745   if (ret == MSG_HOST_FAILURE) {
746     // Note that since the communication failed, the owner did not change and the task should be destroyed on the
747     // other side. Hence, just throw the execption
748     XBT_ERROR("SRC crashes, throw an exception (m-control)");
749     // MSG_process_kill(tx_process); // Adrien, I made a merge on Nov 28th 2014, I'm not sure whether this line is
750     // required or not
751     THROWF(host_error, 0, "Source host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", src_pm->getCname(),
752            vm->getCname());
753   } else if ((ret == MSG_TRANSFER_FAILURE) || (ret == MSG_TIMEOUT)) {
754     // MSG_TIMEOUT here means that MSG_host_is_avail() returned false.
755     XBT_ERROR("DST crashes, throw an exception (m-control)");
756     THROWF(host_error, 0, "Destination host '%s' failed during the migration of VM '%s'.", dst_pm->getCname(),
757            vm->getCname());
758   }
759
760   char* expected_task_name = get_mig_task_name(vm, src_pm, dst_pm, 4);
761   xbt_assert(strcmp(task->name, expected_task_name) == 0);
762   xbt_free(expected_task_name);
763   MSG_task_destroy(task);
764 }
765
766 /** @brief Immediately suspend the execution of all processes within the given VM.
767  *  @ingroup msg_VMs
768  *
769  * This function stops the execution of the VM. All the processes on this VM
770  * will pause. The state of the VM is preserved. We can later resume it again.
771  *
772  * No suspension cost occurs.
773  */
774 void MSG_vm_suspend(msg_vm_t vm)
775 {
776   smx_actor_t issuer = SIMIX_process_self();
777   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, issuer]() { vm->pimpl_vm_->suspend(issuer); });
778
779   XBT_DEBUG("vm_suspend done");
780
781   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
782     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->getCname());
783     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
784     value* val               = value::get_or_new("suspend", "1 0 0", type); // suspend is red
785     new PushStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type, val);
786   }
787 }
788
789 /** @brief Resume the execution of the VM. All processes on the VM run again.
790  *  @ingroup msg_VMs
791  *
792  * No resume cost occurs.
793  */
794 void MSG_vm_resume(msg_vm_t vm)
795 {
796   vm->pimpl_vm_->resume();
797
798   if (TRACE_msg_vm_is_enabled()) {
799     container_t vm_container = PJ_container_get(vm->getCname());
800     type_t type              = PJ_type_get("MSG_VM_STATE", vm_container->type);
801     new PopStateEvent(MSG_get_clock(), vm_container, type);
802   }
803 }
804
805 /** @brief Get the physical host of a given VM.
806  *  @ingroup msg_VMs
807  */
808 msg_host_t MSG_vm_get_pm(msg_vm_t vm)
809 {
810   return vm->getPm();
811 }
812
813 /** @brief Set a CPU bound for a given VM.
814  *  @ingroup msg_VMs
815  *
816  * 1. Note that in some cases MSG_task_set_bound() may not intuitively work for VMs.
817  *
818  * For example,
819  *  On PM0, there are Task1 and VM0.
820  *  On VM0, there is Task2.
821  * Now we bound 75% to Task1\@PM0 and bound 25% to Task2\@VM0.
822  * Then,
823  *  Task1\@PM0 gets 50%.
824  *  Task2\@VM0 gets 25%.
825  * This is NOT 75% for Task1\@PM0 and 25% for Task2\@VM0, respectively.
826  *
827  * This is because a VM has the dummy CPU action in the PM layer. Putting a task on the VM does not affect the bound of
828  * the dummy CPU action. The bound of the dummy CPU action is unlimited.
829  *
830  * There are some solutions for this problem. One option is to update the bound of the dummy CPU action automatically.
831  * It should be the sum of all tasks on the VM. But, this solution might be costly, because we have to scan all tasks
832  * on the VM in share_resource() or we have to trap both the start and end of task execution.
833  *
834  * The current solution is to use MSG_vm_set_bound(), which allows us to directly set the bound of the dummy CPU action.
835  *
836  * 2. Note that bound == 0 means no bound (i.e., unlimited). But, if a host has multiple CPU cores, the CPU share of a
837  *    computation task (or a VM) never exceeds the capacity of a CPU core.
838  */
839 void MSG_vm_set_bound(msg_vm_t vm, double bound)
840 {
841   simgrid::simix::kernelImmediate([vm, bound]() { vm->pimpl_vm_->setBound(bound); });
842 }
843
844 SG_END_DECL()