docs/source/platform_howtos.rst

   1 .. _platform:
   2
   3 .. raw:: html
   4
   5    <object id="TOC" data="graphical-toc.svg" width="100%" type="image/svg+xml"></object>
   6    <script>
   7    window.onload=function() { // Wait for the SVG to be loaded before changing it
   8      var elem=document.querySelector("#TOC").contentDocument.getElementById("PlatformBox")
   9      elem.style="opacity:0.93999999;fill:#ff0000;fill-opacity:0.1;stroke:#000000;stroke-width:0.35277778;stroke-linecap:round;stroke-linejoin:round;stroke-miterlimit:4;stroke-dasharray:none;stroke-dashoffset:0;stroke-opacity:1";
  10    }
  11    </script>
  12    <br/>
  13    <br/>
  14
  15 .. _howto:
  16
  17 Modeling Hints
  18 ##############
  19
  20 There is no perfect model, but only models that are adapted to the
  21 specific study that you want to do. SimGrid provide several advanced
  22 mechanisms that you can adapt to model the situation that you are
  23 interested into, and it is often uneasy to see where to start with.
  24 This page collects several hints and tricks on modeling situations.
  25 Even if you are looking for a very advanced, specific use case, these
  26 examples may help you to design the solution you need.
  27
  28 .. _howto_science:
  29
  30 Doing Science with SimGrid
  31 **************************
  32
  33 Many users are using SimGrid as a scientific instrument for their
  34 research. This tool was indeed invented to that extend, and we strive
  35 to streamline this kind of usage. But SimGrid is no magical tool, and
  36 it is of your responsability that the tool actually provides sensible
  37 results. Fortunately, there is a vast literature on how to avoid
  38 Modeling & Simulations pitfalls. We review here some specific works.
  39
  40 In `An Integrated Approach to Evaluating Simulation Credibility
  41 <http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a405051.pdf>`_, the authors
  42 provide a methodology enabling the users to increase their confidence
  43 in the simulation tools they use. First of all, you must know what you
  44 actually expect to discover whether the tool actually covers your
  45 needs. Then, as they say, "a fool with a tool is still a fool", so you
  46 need to think about your methodology before you submit your articles.
  47 `Towards a Credibility Assessment of Models and Simulations
  48 <https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20080015742.pdf>`_
  49 gives a formal methodology to assess the credibility of your
  50 simulation results.
  51
  52 `Seven Pitfalls in Modeling and Simulation Research
  53 <https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2430188>`_ is even more
  54 specific. Here are the listed pitfalls: (1) Don't know whether it's
  55 modeling or simulation, (2) No separation of concerns, (3) No clear
  56 scientific question, (4) Implementing everything from scratch, (5)
  57 Unsupported claims, (6) Toy duck approach, and (7) The tunnel view. As
  58 you can see, this article is a must read. It's a pitty that it's not
  59 freely available, though.
  60
  61 .. _howto_churn:
  62
  63 Modeling Churn in P2P
  64 *********************
  65
  66 One of the biggest challenges in P2P settings is to cope with the
  67 churn, meaning that resources keep appearing and disappearing. In
  68 SimGrid, you can always change the state of each host manually, with
  69 eg :cpp:func:`simgrid::s4u::Host::turn_on`. To reduce the burden when
  70 the churn is high, you can also attach a **state profile** to the host
  71 directly.
  72
  73 This is not possible from S4U yet (TODO), and you should use the
  74 ``state_file`` attribute of :ref:`pf_tag_host`, :ref:`pf_tag_cluster`
  75 or :ref:`pf_tag_link`.
  76
  77 Every lines (but the last) of such files describe timed events with
  78 the form "date value". Example:
  79
  80 .. code-block:: python
  81
  82    1 0
  83    2 1
  84    LOOPAFTER 8
  85
  86 - At time t=1, the host is turned off (value 0 means OFF)
  87 - At time t=2, it is turned back on (other values means ON)
  88 - At time t=10, the history is reset (because that's 8 seconds after
  89   the last event). So the host will be turned off again at t=11.
  90
  91 If your trace does not contain a LOOPAFTER line, then your profile is
  92 only executed once and not repetitively.
  93
  94 .. _howto_multicore:
  95
  96 Modeling Multicore Machines
  97 ***************************
  98
  99 Default Model
 100 =============
 101
 102 Multicore machines are very complex, and there is many way to model
 103 them. The default models of SimGrid are coarse grain and capture some
 104 elements of this reality. Here is how to declare simple multicore hosts:
 105
 106 .. code-block:: xml
 107
 108    <host id="mymachine" speed="8Gf" core="4"/>
 109
 110 It declares a 4-cores host called "mymachine", each core computing 8
 111 GFlops per second. If you put one activity of 8 GFlop on this host, it
 112 will be computed in 1 second (by default, activities are
 113 single-threaded and cannot leverage the computing power of more than
 114 one core). If you put two of them together, they will still be
 115 computed in one second, and so on up to 4 tasks. If you put 5 tasks,
 116 they will share the total computing resource, and all tasks will be
 117 computed at 5/4 = 1.25 second. That's a very simple model, but that's
 118 all what you will get by default from SimGrid.
 119
 120 Pinning tasks to cores
 121 ======================
 122
 123 The default model does not account for task pinning, where you
 124 manually select on which core each of the existing activity should
 125 execute. The best solution to model this is probably to model your
 126 4-core processor as 4 separte hosts, and assigning the activities to
 127 cores by migrating them to the declared hosts. In some sense, this
 128 takes the whole Network-On-Chip idea really seriously.
 129
 130 Some extra complications may arise here. If you have more tasks than
 131 cores, you'll have to `schedule your tasks
 132 <https://en.wikipedia.org/wiki/Scheduling_%28computing%29#Operating_system_process_scheduler_implementations)>`_
 133 yourself on the cores (so you'd better avoid this complexity). Since
 134 you cannot have more than one network model in a given SimGrid
 135 simulation, you will end up with a TCP connexion between your cores. A
 136 possible work around is to never start any simulated communication
 137 between the cores and have the same routes from each core to the
 138 rest of the external network.
 139
 140 Modeling a multicore CPU as a set of SimGrid hosts may seem strange
 141 and unconvincing, but some users achieved very realistic simulations
 142 of multi-core and GPU machines this way.
 143
 144 Modeling machine bootup and shutdown periods
 145 ********************************************
 146
 147 When a physical host boots up, a lot of things happen. It takes time
 148 during which the machine is not usable but dissipates energy, and
 149 programs actually die and restart during a reboot. Since there is many
 150 ways to model it, SimGrid does not do any modeling choice for you but
 151 the most obvious ones.
 152
 153 Any actor (or process in MSG) running on an host that is shut down
 154 will be killed and all its activities (tasks in MSG) will be
 155 automatically canceled. If killed the actor was marked as
 156 auto-restartable (with
 157 :cpp:func:`simgrid::s4u::Actor::set_auto_restart` or with
 158 :cpp:func:`MSG_process_auto_restart_set`), it will start anew with the
 159 same parameters when the host boots back up.
 160
 161 By default, shutdowns and bootups are instantaneous. If you want to
 162 add an extra delay, you have to do that yourself, for example from an
 163 `controler` actor that runs on another host. The best way to do so is
 164 to declare a fictionous pstate where the CPU delivers 0 flop per
 165 second (so every activity on that host will be frozen when the host is
 166 in this pstate). When you want to switch the host off, your controler
 167 switches the host to that specific pstate (with
 168 :cpp:func:`simgrid::s4u::Host::set_pstate`), waits for the amount of
 169 time that you decided necessary for your host to shut down, and turns
 170 the host off (with :cpp:func:`simgrid::s4u::Host::turn_off`). To boot
 171 up, switch the host on, go into the specific pstate, wait a while and
 172 go to a more regular pstate.
 173
 174 To model the energy dissipation, you need to put the right energy
 175 consumption in your startup/shutdown specific pstate. Remember that
 176 the energy consumed is equal to the instantaneous consumption
 177 multiplied by the time in which the host keeps in that state. Do the
 178 maths, and set the right instantaneous consumption to your pstate, and
 179 you'll get the whole boot period to consume the amount of energy that
 180 you want. You may want to have one fictionous pstate for the bootup
 181 period and another one for the shutdown period.
 182
 183 Of course, this is only one possible way to model these things. YMMV ;)
 184