include/simgrid/kernel/routing/NetZoneImpl.hpp

   1 /* Copyright (c) 2016-2021. 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 #ifndef SIMGRID_ROUTING_NETZONEIMPL_HPP
   7 #define SIMGRID_ROUTING_NETZONEIMPL_HPP
   8
   9 #include <simgrid/forward.h>
  10 #include <simgrid/s4u/Link.hpp>
  11 #include <simgrid/s4u/NetZone.hpp>
  12 #include <xbt/PropertyHolder.hpp>
  13 #include <xbt/graph.h>
  14
  15 #include <map>
  16 #include <vector>
  17
  18 namespace simgrid {
  19 namespace kernel {
  20 namespace routing {
  21
  22 class BypassRoute {
  23 public:
  24   explicit BypassRoute(NetPoint* gwSrc, NetPoint* gwDst) : gw_src(gwSrc), gw_dst(gwDst) {}
  25   NetPoint* gw_src;
  26   NetPoint* gw_dst;
  27   std::vector<resource::LinkImpl*> links;
  28 };
  29
  30 /** @ingroup ROUTING_API
  31  *  @brief Private implementation of the Networking Zones
  32  *
  33  * A netzone is a network container, in charge of routing information between elements (hosts and sub-netzones)
  34  * and to the nearby netzones. In SimGrid, there is a hierarchy of netzones, ie a tree with a unique root
  35  * NetZone, that you can retrieve with simgrid::s4u::Engine::netRoot().
  36  *
  37  * The purpose of the kernel::routing module is to retrieve the routing path between two points in a time- and
  38  * space-efficient manner. This is done by NetZoneImpl::getGlobalRoute(), called when creating a communication to
  39  * retrieve both the list of links that the create communication will use, and the summed latency that these
  40  * links represent.
  41  *
  42  * The network model could recompute the latency by itself from the list, but it would require an additional
  43  * traversal of the link set. This operation being on the critical path of SimGrid, the routing computes the
  44  * latency on the behalf of the network while constructing the link set.
  45  *
  46  * Finding the path between two nodes is rather complex because we navigate a hierarchy of netzones, each of them
  47  * being a full network. In addition, the routing can declare shortcuts (called bypasses), either within a NetZone
  48  * at the route level or directly between NetZones. Also, each NetZone can use a differing routing algorithm, depending
  49  * on its class. @ref FullZone have a full matrix giving explicitly the path between any pair of their
  50  * contained nodes, while @ref DijkstraZone or @ref FloydZone rely on a shortest path algorithm. @ref VivaldiZone
  51  * does not even have any link but only use only coordinate information to compute the latency.
  52  *
  53  * So NetZoneImpl::getGlobalRoute builds the path recursively asking its specific information to each traversed NetZone
  54  * with NetZoneImpl::getLocalRoute, that is redefined in each sub-class.
  55  * The algorithm for that is explained in http://hal.inria.fr/hal-00650233/ (but for historical reasons, NetZones are
  56  * called Autonomous Systems in this article).
  57  *
  58  */
  59 class XBT_PUBLIC NetZoneImpl : public xbt::PropertyHolder {
  60   friend EngineImpl; // it destroys netRoot_
  61   s4u::NetZone piface_;
  62
  63   // our content, as known to our graph routing algorithm (maps vertex_id -> vertex)
  64   std::vector<kernel::routing::NetPoint*> vertices_;
  65
  66   NetZoneImpl* father_ = nullptr;
  67   std::vector<NetZoneImpl*> children_; // sub-netzones
  68   std::string name_;
  69   bool sealed_ = false; // We cannot add more content when sealed
  70
  71   std::map<std::pair<NetPoint*, NetPoint*>, BypassRoute*> bypass_routes_; // src x dst -> route
  72   routing::NetPoint* netpoint_ = nullptr;                                 // Our representative in the father NetZone
  73   resource::NetworkModel* network_model_;
  74   resource::CpuModel* cpu_model_vm_;
  75   resource::CpuModel* cpu_model_pm_;
  76
  77 protected:
  78   explicit NetZoneImpl(NetZoneImpl* father, const std::string& name, resource::NetworkModel* network_model);
  79   NetZoneImpl(const NetZoneImpl&) = delete;
  80   NetZoneImpl& operator=(const NetZoneImpl&) = delete;
  81   virtual ~NetZoneImpl();
  82
  83   /**
  84    * @brief Probe the routing path between two points that are local to the called NetZone.
  85    *
  86    * @param src where from
  87    * @param dst where to
  88    * @param into Container into which the traversed links and gateway information should be pushed
  89    * @param latency Accumulator in which the latencies should be added (caller must set it to 0)
  90    */
  91   virtual void get_local_route(NetPoint* src, NetPoint* dst, RouteCreationArgs* into, double* latency) = 0;
  92   /** @brief retrieves the list of all routes of size 1 (of type src x dst x Link) */
  93   /* returns whether we found a bypass path */
  94   bool get_bypass_route(routing::NetPoint* src, routing::NetPoint* dst,
  95                         /* OUT */ std::vector<resource::LinkImpl*>& links, double* latency);
  96
  97 public:
  98   enum class RoutingMode {
  99     unset = 0, /**< Undefined type                                   */
 100     base,      /**< Base case: use simple link lists for routing     */
 101     recursive  /**< Recursive case: also return gateway information  */
 102   };
 103
 104   /* FIXME: protect the following fields once the construction madness is sorted out */
 105   RoutingMode hierarchy_ = RoutingMode::unset;
 106
 107   /** @brief Retrieves the network model associated to this NetZone */
 108   resource::NetworkModel* get_network_model() const { return network_model_; }
 109   /** @brief Retrieves the CPU model for virtual machines associated to this NetZone */
 110   resource::CpuModel* get_cpu_vm_model() const { return cpu_model_vm_; }
 111   /** @brief Retrieves the CPU model for physical machines associated to this NetZone */
 112   resource::CpuModel* get_cpu_pm_model() const { return cpu_model_pm_; }
 113
 114   const s4u::NetZone* get_iface() const { return &piface_; }
 115   s4u::NetZone* get_iface() { return &piface_; }
 116   unsigned int get_table_size() const { return vertices_.size(); }
 117   std::vector<kernel::routing::NetPoint*> get_vertices() const { return vertices_; }
 118   NetZoneImpl* get_father() const { return father_; }
 119   /** @brief Returns the list of direct children (no grand-children). This returns the internal data, no copy.
 120    * Don't mess with it.*/
 121   std::vector<NetZoneImpl*>* get_children() { return &children_; }
 122   /** @brief Retrieves the name of that netzone as a C++ string */
 123   const std::string& get_name() const { return name_; }
 124   /** @brief Retrieves the name of that netzone as a C string */
 125   const char* get_cname() const { return name_.c_str(); };
 126
 127   std::vector<s4u::Host*> get_all_hosts() const;
 128   int get_host_count() const;
 129
 130   /** @brief Make a host within that NetZone */
 131   s4u::Host* create_host(const std::string& name, const std::vector<double>& speed_per_pstate, int core_amount);
 132   /** @brief Make a link within that NetZone */
 133   virtual s4u::Link* create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths,
 134                                  s4u::Link::SharingPolicy policy);
 135   /** @brief Creates a new route in this NetZone */
 136   virtual void add_bypass_route(NetPoint* src, NetPoint* dst, NetPoint* gw_src, NetPoint* gw_dst,
 137                                 std::vector<resource::LinkImpl*>& link_list, bool symmetrical);
 138
 139   /** @brief Seal your netzone once you're done adding content, and before routing stuff through it */
 140   virtual void seal() { sealed_ = true; };
 141   virtual int add_component(kernel::routing::NetPoint* elm); /* A host, a router or a netzone, whatever */
 142   virtual void add_route(kernel::routing::NetPoint* src, kernel::routing::NetPoint* dst,
 143                          kernel::routing::NetPoint* gw_src, kernel::routing::NetPoint* gw_dst,
 144                          std::vector<kernel::resource::LinkImpl*>& link_list, bool symmetrical);
 145
 146   /* @brief get the route between two nodes in the full platform
 147    *
 148    * @param src where from
 149    * @param dst where to
 150    * @param links Accumulator in which all traversed links should be pushed (caller must empty it)
 151    * @param latency Accumulator in which the latencies should be added (caller must set it to 0)
 152    */
 153   static void get_global_route(routing::NetPoint* src, routing::NetPoint* dst,
 154                                /* OUT */ std::vector<resource::LinkImpl*>& links, double* latency);
 155
 156   virtual void get_graph(const s_xbt_graph_t* graph, std::map<std::string, xbt_node_t, std::less<>>* nodes,
 157                          std::map<std::string, xbt_edge_t, std::less<>>* edges) = 0;
 158 };
 159 } // namespace routing
 160 } // namespace kernel
 161 } // namespace simgrid
 162
 163 #endif /* SIMGRID_ROUTING_NETZONEIMPL_HPP */