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edf4f3045afca968b094ce45fec0be2eca88c5f1
[simgrid.git] / src / surf / ptask_L07.cpp
1 /* Copyright (c) 2007-2019. 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 "surf/surf.hpp"
8 #include "xbt/config.hpp"
9
10 #include <unordered_set>
11
12 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(surf_host);
13 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
14
15 /**************************************/
16 /*** Resource Creation & Destruction **/
17 /**************************************/
18 void surf_host_model_init_ptask_L07()
19 {
20   XBT_CINFO(xbt_cfg,"Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
21   xbt_assert(not surf_cpu_model_pm, "Cannot switch to ptasks: CPU model already defined");
22   xbt_assert(not surf_network_model, "Cannot switch to ptasks: network model already defined");
23
24   surf_host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
25   all_existing_models.push_back(surf_host_model);
26 }
27
28 namespace simgrid {
29 namespace surf {
30
31 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel() {
32   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
33   set_maxmin_system(maxmin_system);
34   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
35   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
36 }
37
38 HostL07Model::~HostL07Model()
39 {
40   delete surf_network_model;
41   delete surf_cpu_model_pm;
42 }
43
44 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
45     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
46 {
47   set_maxmin_system(sys);
48 }
49
50 CpuL07Model::~CpuL07Model()
51 {
52   set_maxmin_system(nullptr);
53 }
54
55 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
56     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
57 {
58   set_maxmin_system(sys);
59   loopback_ = NetworkL07Model::create_link("__loopback__", 498000000, 0.000015, s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE);
60 }
61
62 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
63 {
64   set_maxmin_system(nullptr);
65 }
66
67 double HostL07Model::next_occuring_event(double now)
68 {
69   double min = HostModel::next_occuring_event_full(now);
70   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
71     const L07Action& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
72     if (net_action.latency_ > 0 && (min < 0 || net_action.latency_ < min)) {
73       min = net_action.latency_;
74       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
75     }
76   }
77   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
78
79   return min;
80 }
81
82 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
83 {
84   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
85     L07Action& action = static_cast<L07Action&>(*it);
86     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
87     if (action.latency_ > 0) {
88       if (action.latency_ > delta) {
89         double_update(&(action.latency_), delta, sg_surf_precision);
90       } else {
91         action.latency_ = 0.0;
92       }
93       if ((action.latency_ <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
94         action.updateBound();
95         get_maxmin_system()->update_variable_weight(action.get_variable(), 1.0);
96         action.set_last_update();
97       }
98     }
99     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
100               action.get_variable()->get_value() * delta);
101     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
102     action.update_max_duration(delta);
103
104     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
105
106     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
107      *  - The amount of remaining work reached 0
108      *  - The max duration was reached
109      * If it's not done, it may have failed.
110      */
111
112     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_weight() > 0)) ||
113         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
114       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
115       continue;
116     }
117
118     /* Need to check that none of the model has failed */
119     int i                         = 0;
120     kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
121     while (cnst != nullptr) {
122       i++;
123       void* constraint_id = cnst->get_id();
124       if (not static_cast<simgrid::kernel::resource::Resource*>(constraint_id)->is_on()) {
125         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
126         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
127         break;
128       }
129       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
130     }
131   }
132 }
133
134 kernel::resource::Action* HostL07Model::execute_parallel(size_t host_nb, s4u::Host* const* host_list,
135                                                          const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
136                                                          double rate)
137 {
138   return new L07Action(this, host_nb, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
139 }
140
141 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, size_t host_nb, s4u::Host* const* host_list,
142                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
143     : CpuAction(model, 1, 0), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
144 {
145   size_t link_nb      = 0;
146   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
147   double latency = 0.0;
148   this->set_last_update();
149
150   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list, host_list + host_nb);
151
152   if (flops_amount != nullptr)
153     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_nb, [](double x) { return x > 0.0; });
154
155   /* Compute the number of affected resources... */
156   if(bytes_amount != nullptr) {
157     std::unordered_set<const char*> affected_links;
158
159     for (size_t k = 0; k < host_nb * host_nb; k++) {
160       if (bytes_amount[k] <= 0)
161         continue;
162
163       double lat = 0.0;
164       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
165       hostList_[k / host_nb]->route_to(hostList_[k % host_nb], route, &lat);
166       latency = std::max(latency, lat);
167
168       for (auto const& link : route)
169         affected_links.insert(link->get_cname());
170     }
171
172     link_nb = affected_links.size();
173   }
174
175   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_nb, link_nb);
176   latency_ = latency;
177
178   set_variable(model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_nb + link_nb));
179
180   if (latency_ > 0)
181     model->get_maxmin_system()->update_variable_weight(get_variable(), 0.0);
182
183   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
184    * communication either */
185   for (size_t i = 0; i < host_nb; i++)
186     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
187                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
188
189   if (bytes_amount != nullptr) {
190     for (size_t k = 0; k < host_nb * host_nb; k++) {
191       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
192         continue;
193       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
194       hostList_[k / host_nb]->route_to(hostList_[k % host_nb], route, nullptr);
195
196       for (auto const& link : route)
197         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
198     }
199   }
200
201   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
202     this->set_cost(1.0);
203     this->set_remains(0.0);
204   }
205 }
206
207 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
208 {
209   sg_host_t* host_list = new sg_host_t[2]();
210   double* flops_amount = new double[2]();
211   double* bytes_amount = new double[4]();
212
213   host_list[0]    = src;
214   host_list[1]    = dst;
215   bytes_amount[1] = size;
216
217   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(2, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
218   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
219   return res;
220 }
221
222 Cpu* CpuL07Model::create_cpu(simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
223 {
224   return new CpuL07(this, host, speed_per_pstate, core);
225 }
226
227 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, double bandwidth, double latency,
228                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
229 {
230   return new LinkL07(this, name, bandwidth, latency, policy);
231 }
232
233 /************
234  * Resource *
235  ************/
236
237 CpuL07::CpuL07(CpuL07Model* model, simgrid::s4u::Host* host, std::vector<double>* speed_per_pstate, int core)
238     : Cpu(model, host, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, speed_per_pstate->front()), speed_per_pstate,
239           core)
240 {
241 }
242
243 CpuL07::~CpuL07()=default;
244
245 LinkL07::LinkL07(NetworkL07Model* model, const std::string& name, double bandwidth, double latency,
246                  s4u::Link::SharingPolicy policy)
247     : LinkImpl(model, name, model->get_maxmin_system()->constraint_new(this, bandwidth))
248 {
249   bandwidth_.peak = bandwidth;
250   latency_.peak   = latency;
251
252   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
253     get_constraint()->unshare();
254
255   s4u::Link::on_creation(this->piface_);
256 }
257
258 kernel::resource::Action* CpuL07::execution_start(double size)
259 {
260   sg_host_t host_list[1] = {get_host()};
261
262   double* flops_amount = new double[1]();
263   flops_amount[0] = size;
264
265   kernel::resource::Action* res =
266       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(1, host_list, flops_amount, nullptr, -1);
267   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
268   return res;
269 }
270
271 kernel::resource::Action* CpuL07::sleep(double duration)
272 {
273   L07Action *action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
274   action->set_max_duration(duration);
275   action->suspended_ = kernel::resource::Action::SuspendStates::sleeping;
276   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_weight(action->get_variable(), 0.0);
277
278   return action;
279 }
280
281 bool CpuL07::is_used()
282 {
283   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
284 }
285
286 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
287 void CpuL07::on_speed_change()
288 {
289   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
290   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
291
292   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
293   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
294     kernel::resource::Action* action = static_cast<kernel::resource::Action*>(var->get_id());
295
296     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
297   }
298
299   Cpu::on_speed_change();
300 }
301
302 bool LinkL07::is_used()
303 {
304   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
305 }
306
307 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
308 {
309   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
310   if (triggered == speed_.event) {
311     speed_.scale = value;
312     on_speed_change();
313     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
314
315   } else if (triggered == state_event_) {
316     if (value > 0) {
317       if (not is_on()) {
318         XBT_VERB("Restart processes on host %s", get_host()->get_cname());
319         get_host()->turn_on();
320       }
321     } else
322       get_host()->turn_off();
323     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
324
325   } else {
326     xbt_die("Unknown event!\n");
327   }
328 }
329
330 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
331 {
332   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
333   if (triggered == bandwidth_.event) {
334     set_bandwidth(value);
335     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
336
337   } else if (triggered == latency_.event) {
338     set_latency(value);
339     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
340
341   } else if (triggered == state_event_) {
342     if (value > 0)
343       turn_on();
344     else
345       turn_off();
346     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
347
348   } else {
349     xbt_die("Unknown event ! \n");
350   }
351 }
352
353 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
354 {
355   bandwidth_.peak = value;
356   LinkImpl::on_bandwidth_change();
357
358   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
359 }
360
361 void LinkL07::set_latency(double value)
362 {
363   kernel::lmm::Variable* var = nullptr;
364   L07Action *action;
365   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
366
367   latency_.peak = value;
368   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
369     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
370     action->updateBound();
371   }
372 }
373 LinkL07::~LinkL07() = default;
374
375 /**********
376  * Action *
377  **********/
378
379 L07Action::~L07Action()
380 {
381   if (free_arrays_) {
382     delete[] computationAmount_;
383     delete[] communicationAmount_;
384   }
385 }
386
387 void L07Action::updateBound()
388 {
389   double lat_current = 0.0;
390
391   size_t host_count = hostList_.size();
392
393   if (communicationAmount_ != nullptr) {
394     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
395       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
396
397         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
398           double lat = 0.0;
399           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
400           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
401
402           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
403         }
404       }
405     }
406   }
407   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
408   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
409   if ((latency_ <= 0.0) && (suspended_ == Action::SuspendStates::not_suspended)) {
410     if (rate_ < 0)
411       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
412     else
413       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
414   }
415 }
416
417 }
418 }