src/include/surf/surf.h

   1 /*      $Id$     */
   2
   3 /* Copyright (c) 2004 Arnaud Legrand. All rights reserved.                  */
   4
   5 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   6  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   7
   8 #ifndef _SURF_SURF_H
   9 #define _SURF_SURF_H
  10
  11 #include "xbt/swag.h"
  12 #include "xbt/dynar.h"
  13 #include "xbt/dict.h"
  14 #include "xbt/misc.h"
  15 #include "gras_config.h"
  16
  17 SG_BEGIN_DECL()
  18
  19
  20
  21 /* Actions and resources are higly connected structures... */
  22
  23 /** \brief Action datatype
  24  *  \ingroup SURF_actions
  25  *
  26  * An action is some working amount on a resource.
  27  * It is represented as a cost, a priority, a duration and a state.
  28  *
  29  * \see e_surf_action_state_t
  30  */
  31 typedef struct surf_action *surf_action_t;
  32
  33 /** \brief Resource datatype
  34  *  \ingroup SURF_resources
  35  *
  36  *  Generic data structure for a resource. The workstations,
  37  *  the CPUs and the network links are examples of resources.
  38  */
  39 typedef struct surf_resource *surf_resource_t;
  40
  41 /** \brief Action structure
  42  * \ingroup SURF_actions
  43  *
  44  *  Never create s_surf_action_t by yourself ! The actions are created
  45  *  on the fly when you call execute or communicate on a resource.
  46  *
  47  *  \see e_surf_action_state_t
  48  */
  49 typedef struct surf_action {
  50   s_xbt_swag_hookup_t state_hookup;
  51   xbt_swag_t state_set;
  52   double cost;                  /**< cost        */
  53   double priority;              /**< priority (1.0 by default) */
  54   double max_duration;          /**< max_duration (may fluctuate until
  55                                    the task is completed) */
  56   double remains;               /**< How much of that cost remains to
  57                                  * be done in the currently running task */
  58   double start;                 /**< start time  */
  59   double finish;                /**< finish time : this is modified during the run
  60                                  * and fluctuates until the task is completed */
  61   void *data;                   /**< for your convenience */
  62   int using;
  63   surf_resource_t resource_type;
  64 } s_surf_action_t;
  65
  66 /** \brief Action states
  67  *  \ingroup SURF_actions
  68  *
  69  *  Action states.
  70  *
  71  *  \see surf_action_t, surf_action_state_t
  72  */
  73 typedef enum {
  74   SURF_ACTION_READY = 0,        /**< Ready        */
  75   SURF_ACTION_RUNNING,          /**< Running      */
  76   SURF_ACTION_FAILED,           /**< Task Failure */
  77   SURF_ACTION_DONE,             /**< Completed    */
  78   SURF_ACTION_TO_FREE,          /**< Action to free in next cleanup */
  79   SURF_ACTION_NOT_IN_THE_SYSTEM /**< Not in the system anymore. Why did you ask ? */
  80 } e_surf_action_state_t;
  81
  82 /** \brief Action state sets
  83  *  \ingroup SURF_actions
  84  *
  85  *  This structure contains some sets of actions.
  86  *  It provides a fast access to the actions in each state.
  87  *
  88  *  \see surf_action_t, e_surf_action_state_t
  89  */
  90 typedef struct surf_action_state {
  91   xbt_swag_t ready_action_set;   /**< Actions in state SURF_ACTION_READY */
  92   xbt_swag_t running_action_set; /**< Actions in state SURF_ACTION_RUNNING */
  93   xbt_swag_t failed_action_set;  /**< Actions in state SURF_ACTION_FAILED */
  94   xbt_swag_t done_action_set;    /**< Actions in state SURF_ACTION_DONE */
  95 } s_surf_action_state_t, *surf_action_state_t;
  96
  97 /***************************/
  98 /* Generic resource object */
  99 /***************************/
 100
 101 /** \brief Public data available on all resources
 102  *  \ingroup SURF_resources
 103  *
 104  *  These functions are implemented by all resources.
 105  */
 106 typedef struct surf_resource_public {
 107   s_surf_action_state_t states; /**< Any living action on this resource */
 108   void *(*name_service) (const char *name); /**< Return a resource given its name */
 109   const char *(*get_resource_name) (void *resource_id); /**< Return the name of a resource */
 110
 111   e_surf_action_state_t(*action_get_state) (surf_action_t action); /**< Return the state of an action */
 112   double (*action_get_start_time) (surf_action_t action); /**< Return the start time of an action */
 113   double (*action_get_finish_time) (surf_action_t action); /**< Return the finish time of an action */
 114   void (*action_use) (surf_action_t action); /**< Set an action used */
 115   int  (*action_free) (surf_action_t action); /**< Free an action */
 116   void (*action_cancel) (surf_action_t action); /**< Cancel a running action */
 117   void (*action_recycle) (surf_action_t action); /**< Recycle an action */
 118   void (*action_change_state) (surf_action_t action, /**< Change an action state*/
 119                                e_surf_action_state_t state);
 120   void (*action_set_data) (surf_action_t action, void *data); /**< Set the user data of an action */
 121   void (*suspend) (surf_action_t action); /**< Suspend an action */
 122   void (*resume) (surf_action_t action); /**< Resume a suspended action */
 123   int (*is_suspended) (surf_action_t action); /**< Return whether an action is suspended */
 124   void (*set_max_duration) (surf_action_t action, double duration); /**< Set the max duration of an action*/
 125   void (*set_priority) (surf_action_t action, double priority); /**< Set the priority of an action */
 126   const char *name; /**< Name of this resource */
 127 } s_surf_resource_public_t, *surf_resource_public_t;
 128
 129 /** \brief Private data available on all resources
 130  *  \ingroup SURF_resources
 131  */
 132 typedef struct surf_resource_private *surf_resource_private_t;
 133
 134 /** \brief Resource datatype
 135  *  \ingroup SURF_resources
 136  *
 137  *  Generic data structure for a resource. The workstations,
 138  *  the CPUs and the network links are examples of resources.
 139  */
 140 typedef struct surf_resource {
 141   surf_resource_private_t common_private;
 142   surf_resource_public_t common_public;
 143 } s_surf_resource_t;
 144
 145 /**************************************/
 146 /* Implementations of resource object */
 147 /**************************************/
 148
 149 /** \brief Timer resource extension public
 150  * \ingroup SURF_resource
 151  *
 152  * Additionnal functions specific to the timer resource
 153  */
 154 typedef struct surf_timer_resource_extension_public {
 155   void (*set) (double date, void *function, void *arg);
 156   int (*get)  (void **function, void **arg);
 157 } s_surf_timer_resource_extension_public_t,
 158   *surf_timer_resource_extension_public_t;
 159
 160 /** \brief Timer resource
 161  *  \ingroup SURF_resources
 162  */
 163 typedef struct surf_timer_resource {
 164   surf_resource_private_t common_private;
 165   surf_resource_public_t common_public;
 166   surf_timer_resource_extension_public_t extension_public;
 167 } s_surf_timer_resource_t, *surf_timer_resource_t;
 168
 169 /** \brief The timer resource
 170  *  \ingroup SURF_resources
 171  */
 172 XBT_PUBLIC_DATA(surf_timer_resource_t) surf_timer_resource;
 173
 174 /** \brief Initializes the timer resource
 175  *  \ingroup SURF_resources
 176  */
 177 XBT_PUBLIC(void) surf_timer_resource_init(const char *filename);
 178
 179 /* Cpu resource */
 180
 181 /** \brief CPU state
 182  *  \ingroup SURF_resources
 183  */
 184 typedef enum {
 185   SURF_CPU_ON = 1,              /**< Ready        */
 186   SURF_CPU_OFF = 0              /**< Running      */
 187 } e_surf_cpu_state_t;
 188
 189 /** \brief CPU resource extension public
 190  *  \ingroup SURF_resources
 191  *
 192  *  Public functions specific to the CPU resource.
 193  */
 194 typedef struct surf_cpu_resource_extension_public {
 195   surf_action_t(*execute) (void *cpu, double size);
 196   surf_action_t(*sleep) (void *cpu, double duration);
 197   e_surf_cpu_state_t(*get_state) (void *cpu);
 198   double (*get_speed) (void *cpu, double load);
 199   double (*get_available_speed) (void *cpu);
 200 } s_surf_cpu_resource_extension_public_t,
 201     *surf_cpu_resource_extension_public_t;
 202
 203 /** \brief CPU resource datatype
 204  *  \ingroup SURF_resources
 205  */
 206 typedef struct surf_cpu_resource {
 207   surf_resource_private_t common_private;
 208   surf_resource_public_t common_public;
 209   surf_cpu_resource_extension_public_t extension_public;
 210 } s_surf_cpu_resource_t, *surf_cpu_resource_t;
 211
 212 /** \brief The CPU resource
 213  *  \ingroup SURF_resources
 214  */
 215 XBT_PUBLIC_DATA(surf_cpu_resource_t) surf_cpu_resource;
 216
 217 /** \brief Initializes the CPU resource with the model Cas01
 218  *  \ingroup SURF_resources
 219  *
 220  *  This function is called by surf_workstation_resource_init_CLM03
 221  *  so you shouldn't have to call it by yourself.
 222  *
 223  *  \see surf_workstation_resource_init_CLM03()
 224  */
 225 XBT_PUBLIC(void) surf_cpu_resource_init_Cas01(const char *filename);
 226
 227 /* Network resource */
 228
 229 /** \brief Network resource extension public
 230  *  \ingroup SURF_resources
 231  *
 232  *  Public functions specific to the network resource
 233  */
 234 typedef struct surf_network_resource_extension_public {
 235   surf_action_t(*communicate) (void *src, void *dst, double size,
 236                                double max_rate);
 237   const void** (*get_route) (void *src, void *dst);
 238   int (*get_route_size) (void *src, void *dst);
 239   const char* (*get_link_name) (const void *link);
 240   double (*get_link_bandwidth) (const void *link);
 241   double (*get_link_latency) (const void *link);
 242 } s_surf_network_resource_extension_public_t,
 243     *surf_network_resource_extension_public_t;
 244
 245 /** \brief Network resource datatype
 246  *  \ingroup SURF_resources
 247  */
 248 typedef struct surf_network_resource {
 249   surf_resource_private_t common_private;
 250   surf_resource_public_t common_public;
 251   surf_network_resource_extension_public_t extension_public;
 252 } s_surf_network_resource_t, *surf_network_resource_t;
 253
 254 /** \brief The network resource
 255  *  \ingroup SURF_resources
 256  *
 257  *  When creating a new API on top on SURF, you shouldn't use the
 258  *  network resource unless you know what you are doing. Only the workstation
 259  *  resource should be accessed because depending on the platform model,
 260  *  the network resource can be NULL.
 261  */
 262 XBT_PUBLIC_DATA(surf_network_resource_t) surf_network_resource;
 263
 264 /** \brief Initializes the platform with the network model CM02
 265  *  \ingroup SURF_resources
 266  *  \param filename XML platform file name
 267  *
 268  *  This function is called by surf_workstation_resource_init_CLM03
 269  *  or by yourself only if you plan using surf_workstation_resource_init_compound
 270  *
 271  *  \see surf_workstation_resource_init_CLM03()
 272  */
 273 XBT_PUBLIC(void) surf_network_resource_init_CM02(const char *filename);
 274
 275 #ifdef USE_GTNETS
 276 /** \brief Initializes the platform with the network model GTNETS
 277  *  \ingroup SURF_resources
 278  *  \param filename XML platform file name
 279  *
 280  *  This function is called by surf_workstation_resource_init_GTNETS
 281  *  or by yourself only if you plan using surf_workstation_resource_init_compound
 282  *
 283  *  \see surf_workstation_resource_init_GTNETS()
 284  */
 285 XBT_PUBLIC(void) surf_network_resource_init_GTNETS(const char *filename);
 286 #endif
 287
 288 /** \brief Initializes the platform with the network model Reno
 289  *  \ingroup SURF_resources
 290  *  \param filename XML platform file name
 291  *
 292  *  Call this function only if you plan using surf_workstation_resource_init_compound.
 293  *
 294  */
 295 XBT_PUBLIC(void) surf_network_resource_init_Reno(const char *filename);
 296
 297 /** \brief Initializes the platform with the network model Vegas
 298  *  \ingroup SURF_resources
 299  *  \param filename XML platform file name
 300  *
 301  *  Call this function only if you plan using surf_workstation_resource_init_compound.
 302  *
 303  */
 304 XBT_PUBLIC(void) surf_network_resource_init_Vegas(const char *filename);
 305
 306 #ifdef HAVE_SDP
 307 /** \brief Initializes the platform with the network model based on SDP
 308  *  \ingroup SURF_resources
 309  *  \param filename XML platform file name
 310  *
 311  *  Call this function only if you plan using surf_workstation_resource_init_compound.
 312  */
 313 XBT_PUBLIC(void) surf_network_resource_init_SDP(const char *filename);
 314 #endif
 315
 316 /** \brief Workstation resource extension public
 317  *  \ingroup SURF_resources
 318  *
 319  *  Public functions specific to the workstation resource.
 320  */
 321 typedef struct surf_workstation_resource_extension_public {
 322   surf_action_t(*execute) (void *workstation, double size);            /**< Execute a computation amount on a workstation
 323                                                                         and create the corresponding action */
 324   surf_action_t(*sleep) (void *workstation, double duration);          /**< Make a workstation sleep during a given duration */
 325   e_surf_cpu_state_t(*get_state) (void *workstation);                  /**< Return the CPU state of a workstation */
 326   double (*get_speed) (void *workstation, double load);                /**< Return the speed of a workstation */
 327   double (*get_available_speed) (void *workstation);                   /**< Return tha available speed of a workstation */
 328   surf_action_t(*communicate) (void *workstation_src,                  /**< Execute a communication amount between two workstations */
 329                                void *workstation_dst, double size,
 330                                double max_rate);
 331   surf_action_t(*execute_parallel_task) (int workstation_nb,           /**< Execute a parallel task on several workstations */
 332                                          void **workstation_list,
 333                                          double *computation_amount,
 334                                          double *communication_amount,
 335                                          double amount,
 336                                          double rate);
 337   const void** (*get_route) (void *src, void *dst);                    /**< Return the network link list between two workstations */
 338   int (*get_route_size) (void *src, void *dst);                        /**< Return the route size between two workstations */
 339   const char* (*get_link_name) (const void *link);                     /**< Return the name of a network link */
 340   double (*get_link_bandwidth) (const void *link);                     /**< Return the current bandwidth of a network link */
 341   double (*get_link_latency) (const void *link);                       /**< Return the current latency of a network link */
 342 } s_surf_workstation_resource_extension_public_t,
 343     *surf_workstation_resource_extension_public_t;
 344
 345 /** \brief Workstation resource datatype.
 346  *  \ingroup SURF_resources
 347  *
 348  */
 349 typedef struct surf_workstation_resource {
 350   surf_resource_private_t common_private;
 351   surf_resource_public_t common_public;
 352   surf_workstation_resource_extension_public_t extension_public;
 353 } s_surf_workstation_resource_t, *surf_workstation_resource_t;
 354
 355 /** \brief The workstation resource
 356  *  \ingroup SURF_resources
 357  *
 358  *  Note that when you create an API on top of SURF,
 359  *  the workstation resource should be the only one you use
 360  *  because depending on the platform model, the network resource and the CPU resource
 361  *  may not exist.
 362  */
 363 XBT_PUBLIC_DATA(surf_workstation_resource_t) surf_workstation_resource;
 364
 365 /** \brief Initializes the platform with a compound workstation model
 366  *  \ingroup SURF_resources
 367  *  \param filename XML platform file name
 368  *
 369  *  This function should be called after a cpu_resource and a
 370  *  network_resource have been set up.
 371  *
 372  */
 373 XBT_PUBLIC(void) surf_workstation_resource_init_compound(const char *filename);
 374
 375 /** \brief Initializes the platform with the workstation model CLM03
 376  *  \ingroup SURF_resources
 377  *  \param filename XML platform file name
 378  *
 379  *  This platform model seperates the workstation resource and the network resource.
 380  *  The workstation resource will be initialized with the model CLM03, the network
 381  *  resource with the model CM02 and the CPU resource with the model Cas01.
 382  *  In future releases, some other network models will be implemented and will be
 383  *  combined with the workstation model CLM03.
 384  *
 385  *  \see surf_workstation_resource_init_KCCFLN05()
 386  */
 387 XBT_PUBLIC(void) surf_workstation_resource_init_CLM03(const char *filename);
 388
 389 /** \brief Initializes the platform with the model KCCFLN05
 390  *  \ingroup SURF_resources
 391  *  \param filename XML platform file name
 392  *
 393  *  With this model, the workstations and the network are handled together.
 394  *  There is no network resource. This platform model is the default one for
 395  *  MSG and SimDag.
 396  *
 397  *  \see surf_workstation_resource_init_CLM03()
 398  */
 399 XBT_PUBLIC(void) surf_workstation_resource_init_KCCFLN05(const char *filename);
 400
 401 /** \brief Initializes the platform with the model KCCFLN05 using the proportional
 402  *  approach as described in [TAG03].
 403  *
 404  *  \ingroup SURF_resources
 405  *  \param filename XML platform file name
 406  *
 407  *  This function implements the proportional fairness known as the maximization
 408  *  of sum ( x1*x2*...*xn ).
 409  *
 410  *  Reference:
 411  *
 412  *  [TAG03]. Corinne Touati, Eitan Altman, and Jérôme Galtier.
 413  *  Semi-definite programming approach for bandwidth allocation and routing in networks.
 414  *  Game Theory and Applications, 9:169-179, December 2003. Nova publisher.
 415  *  With this model, the workstations and the network are handled together.
 416  *  There is no network resource. This platform model is the default one for
 417  *  MSG and SimDag.
 418  *
 419  *  \see surf_workstation_resource_init_CLM03()
 420  */
 421 XBT_PUBLIC(void) surf_workstation_resource_init_KCCFLN05_proportional(const char *filename);
 422
 423 /** \brief Initializes the platform with the model KCCFLN05 using a lagrange
 424  *  optimization approach to compute the effectivet bandwidth of each flow based
 425  *  on the Vegas TCP flavor fairness as shown in [LOW03].
 426  *
 427  *  \ingroup SURF_resources
 428  *  \param filename XML platform file name
 429  *
 430  *  This problem is related to max( sum( a * Df * ln(xi) ) ) which is equivalent
 431  *  to the proportional fairness.
 432  *
 433  *  Reference:
 434  *  [LOW03] S. H. Low. A duality model of TCP and queue management algorithms.
 435  *  IEEE/ACM Transaction on Networking, 11(4):525-536, 2003.
 436  *
 437  */
 438 XBT_PUBLIC(void) surf_workstation_resource_init_KCCFLN05_Vegas(const char *filename);
 439
 440 /** \brief Initializes the platform with the model KCCFLN05 using a lagrange
 441  *  optimization approach to compute the effectivet bandwidth of each flow based
 442  *  on the Reno TCP flavor fairness as shown in [LOW03].
 443  *
 444  *  \ingroup SURF_resources
 445  *  \param filename XML platform file name
 446  *
 447  *  The problem is related to max( sum( arctan(C * Df * xi) ) ).
 448  *
 449  *  Reference:
 450  *  [LOW03] S. H. Low. A duality model of TCP and queue management algorithms.
 451  *  IEEE/ACM Transaction on Networking, 11(4):525-536, 2003.
 452  *
 453  *  \see surf_workstation_resource_init_KCCFLN05_Vegas()
 454  */
 455 XBT_PUBLIC(void) surf_workstation_resource_init_KCCFLN05_Reno(const char *filename);
 456
 457
 458
 459
 460 #ifdef USE_GTNETS
 461 XBT_PUBLIC(void) surf_workstation_resource_init_GTNETS(const char *filename);
 462 #endif
 463
 464 /** \brief The network links
 465  *  \ingroup SURF_resources
 466  *
 467  *  This dict contains all network links.
 468  *
 469  *  \see workstation_set
 470  */
 471 XBT_PUBLIC_DATA(xbt_dict_t) network_link_set;
 472
 473 /** \brief The workstations
 474  *  \ingroup SURF_resources
 475  *
 476  *  This dict contains all workstations.
 477  *
 478  *  \see network_link_set
 479  */
 480 XBT_PUBLIC_DATA(xbt_dict_t)  workstation_set;
 481
 482 /** \brief List of initialized resources
 483  *  \ingroup SURF_resources
 484  */
 485 XBT_PUBLIC_DATA(xbt_dynar_t)  resource_list;
 486
 487 /*******************************************/
 488 /*** SURF Globals **************************/
 489 /*******************************************/
 490
 491 /** \brief Initialize SURF
 492  *  \ingroup SURF_simulation
 493  *  \param argc argument number
 494  *  \param argv arguments
 495  *
 496  *  This function has to be called to initialize the common structures.
 497  *  Then you will have to create the environment by calling surf_timer_resource_init()
 498  *  and surf_workstation_resource_init_CLM03() or surf_workstation_resource_init_KCCFLN05().
 499  *
 500  *  \see surf_timer_resource_init(), surf_workstation_resource_init_CLM03(),
 501  *  surf_workstation_resource_init_KCCFLN05(), surf_exit()
 502  */
 503 XBT_PUBLIC(void) surf_init(int *argc, char **argv);     /* initialize common structures */
 504
 505 /** \brief Performs a part of the simulation
 506  *  \ingroup SURF_simulation
 507  *  \return the elapsed time, or -1.0 if no event could be executed
 508  *
 509  *  This function execute all possible events, update the action states
 510  *  and returns the time elapsed.
 511  *  When you call execute or communicate on a resource, the corresponding actions
 512  *  are not executed immediately but only when you call surf_solve.
 513  *  Note that the returned elapsed time can be zero.
 514  */
 515 XBT_PUBLIC(double) surf_solve(void);
 516
 517 /** \brief Return the current time
 518  *  \ingroup SURF_simulation
 519  *
 520  *  Return the current time in millisecond.
 521  */
 522 XBT_PUBLIC(double)surf_get_clock(void);
 523
 524 /** \brief Exit SURF
 525  *  \ingroup SURF_simulation
 526  *
 527  *  Clean everything.
 528  *
 529  *  \see surf_init()
 530  */
 531 XBT_PUBLIC(void) surf_exit(void);
 532
 533
 534 SG_END_DECL()
 535
 536 #endif                          /* _SURF_SURF_H */