Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
[mc][doc] Document the model-check/terminate option
[simgrid.git] / doc / doxygen / options.doc
1 /*! \page options Simgrid options and configurations
2
3 A number of options can be given at runtime to change the default
4 SimGrid behavior. For a complete list of all configuration options
5 accepted by the SimGrid version used in your simulator, simply pass
6 the --help configuration flag to your program. If some of the options
7 are not documented on this page, this is a bug that you should please
8 report so that we can fix it. Note that some of the options presented
9 here may not be available in your simulators, depending on the
10 @ref install_src_config "compile-time options" that you used.
11
12 \section options_using Passing configuration options to the simulators
13
14 There is several way to pass configuration options to the simulators.
15 The most common way is to use the \c --cfg command line argument. For
16 example, to set the item \c Item to the value \c Value, simply
17 type the following: \verbatim
18 my_simulator --cfg=Item:Value (other arguments)
19 \endverbatim
20
21 Several \c `--cfg` command line arguments can naturally be used. If you
22 need to include spaces in the argument, don't forget to quote the
23 argument. You can even escape the included quotes (write \' for ' if
24 you have your argument between ').
25
26 Another solution is to use the \c \<config\> tag in the platform file. The
27 only restriction is that this tag must occure before the first
28 platform element (be it \c \<AS\>, \c \<cluster\>, \c \<peer\> or whatever).
29 The \c \<config\> tag takes an \c id attribute, but it is currently
30 ignored so you don't really need to pass it. The important par is that
31 within that tag, you can pass one or several \c \<prop\> tags to specify
32 the configuration to use. For example, setting \c Item to \c Value
33 can be done by adding the following to the beginning of your platform
34 file:
35 \verbatim
36 <config>
37   <prop id="Item" value="Value"/>
38 </config>
39 \endverbatim
40
41 A last solution is to pass your configuration directly using the C
42 interface. If you happen to use the MSG interface, this is very easy
43 with the MSG_config() function. If you do not use MSG, that's a bit
44 more complex, as you have to mess with the internal configuration set
45 directly as follows. Check the \ref XBT_config "relevant page" for
46 details on all the functions you can use in this context, \c
47 _sg_cfg_set being the only configuration set currently used in
48 SimGrid.
49
50 @code
51 #include <xbt/config.h>
52
53 extern xbt_cfg_t _sg_cfg_set;
54
55 int main(int argc, char *argv[]) {
56      SD_init(&argc, argv);
57
58      /* Prefer MSG_config() if you use MSG!! */
59      xbt_cfg_set_parse(_sg_cfg_set,"Item:Value");
60
61      // Rest of your code
62 }
63 @endcode
64
65 \section options_model Configuring the platform models
66
67 \subsection options_model_select Selecting the platform models
68
69 SimGrid comes with several network and CPU models built in, and you
70 can change the used model at runtime by changing the passed
71 configuration. The three main configuration items are given below.
72 For each of these items, passing the special \c help value gives
73 you a short description of all possible values. Also, \c --help-models
74 should provide information about all models for all existing resources.
75    - \b network/model: specify the used network model
76    - \b cpu/model: specify the used CPU model
77    - \b workstation/model: specify the used workstation model
78
79 %As of writing, the following network models are accepted. Over
80 the time new models can be added, and some experimental models can be
81 removed; check the values on your simulators for an uptodate
82 information. Note that the CM02 model is described in the research report
83 <a href="ftp://ftp.ens-lyon.fr/pub/LIP/Rapports/RR/RR2002/RR2002-40.ps.gz">A
84 Network Model for Simulation of Grid Application</a> while LV08 is
85 described in
86 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>.
87
88   - \b LV08 (default one): Realistic network analytic model
89     (slow-start modeled by multiplying latency by 10.4, bandwidth by
90     .92; bottleneck sharing uses a payload of S=8775 for evaluating RTT)
91   - \b Constant: Simplistic network model where all communication
92     take a constant time (one second). This model provides the lowest
93     realism, but is (marginally) faster.
94   - \b SMPI: Realistic network model specifically tailored for HPC
95     settings (accurate modeling of slow start with correction factors on
96     three intervals: < 1KiB, < 64 KiB, >= 64 KiB). See also \ref
97     options_model_network_coefs "this section" for more info.
98   - \b IB: Realistic network model specifically tailored for HPC
99     settings with InfiniBand networks (accurate modeling contention
100     behavior, based on the model explained in
101     http://mescal.imag.fr/membres/jean-marc.vincent/index.html/PhD/Vienne.pdf).
102     See also \ref options_model_network_coefs "this section" for more info.
103   - \b CM02: Legacy network analytic model (Very similar to LV08, but
104     without corrective factors. The timings of small messages are thus
105     poorly modeled)
106   - \b Reno: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
107     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
108   - \b Reno2: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
109     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
110   - \b Vegas: Model from Steven H. Low using lagrange_solve instead of
111     lmm_solve (experts only; check the code for more info).
112
113 If you compiled SimGrid accordingly, you can use packet-level network
114 simulators as network models (see \ref pls). In that case, you have
115 two extra models, described below, and some \ref options_pls "specific
116 additional configuration flags".
117   - \b GTNets: Network pseudo-model using the GTNets simulator instead
118     of an analytic model
119   - \b NS3: Network pseudo-model using the NS3 tcp model instead of an
120     analytic model
121
122 Concerning the CPU, we have only one model for now:
123   - \b Cas01: Simplistic CPU model (time=size/power)
124
125 The workstation concept is the aggregation of a CPU with a network
126 card. Three models exists, but actually, only 2 of them are
127 interesting. The "compound" one is simply due to the way our internal
128 code is organized, and can easily be ignored. So at the end, you have
129 two workstation models: The default one allows to aggregate an
130 existing CPU model with an existing network model, but does not allow
131 parallel tasks because these beasts need some collaboration between
132 the network and CPU model. That is why, ptask_07 is used by default
133 when using SimDag.
134   - \b default: Default workstation model. Currently, CPU:Cas01 and
135     network:LV08 (with cross traffic enabled)
136   - \b compound: Workstation model that is automatically chosen if
137     you change the network and CPU models
138   - \b ptask_L07: Workstation model somehow similar to Cas01+CM02 but
139     allowing parallel tasks
140
141 \subsection options_model_optim Optimization level of the platform models
142
143 The network and CPU models that are based on lmm_solve (that
144 is, all our analytical models) accept specific optimization
145 configurations.
146   - items \b network/optim and \b CPU/optim (both default to 'Lazy'):
147     - \b Lazy: Lazy action management (partial invalidation in lmm +
148       heap in action remaining).
149     - \b TI: Trace integration. Highly optimized mode when using
150       availability traces (only available for the Cas01 CPU model for
151       now).
152     - \b Full: Full update of remaining and variables. Slow but may be
153       useful when debugging.
154   - items \b network/maxmin_selective_update and
155     \b cpu/maxmin_selective_update: configure whether the underlying
156     should be lazily updated or not. It should have no impact on the
157     computed timings, but should speed up the computation.
158
159 It is still possible to disable the \c maxmin_selective_update feature
160 because it can reveal counter-productive in very specific scenarios
161 where the interaction level is high. In particular, if all your
162 communication share a given backbone link, you should disable it:
163 without \c maxmin_selective_update, every communications are updated
164 at each step through a simple loop over them. With that feature
165 enabled, every communications will still get updated in this case
166 (because of the dependency induced by the backbone), but through a
167 complicated pattern aiming at following the actual dependencies.
168
169 \subsection options_model_precision Numerical precision of the platform models
170
171 The analytical models handle a lot of floating point values. It is
172 possible to change the epsilon used to update and compare them through
173 the \b maxmin/precision item (default value: 0.00001). Changing it
174 may speedup the simulation by discarding very small actions, at the
175 price of a reduced numerical precision.
176
177 \subsection options_model_nthreads Parallel threads for model updates
178
179 By default, Surf computes the analytical models sequentially to share their
180 resources and update their actions. It is possible to run them in parallel,
181 using the \b surf/nthreads item (default value: 1). If you use a
182 negative or null value, the amount of available cores is automatically
183 detected  and used instead.
184
185 Depending on the workload of the models and their complexity, you may get a
186 speedup or a slowdown because of the synchronization costs of threads.
187
188 \subsection options_model_network Configuring the Network model
189
190 \subsubsection options_model_network_gamma Maximal TCP window size
191
192 The analytical models need to know the maximal TCP window size to take
193 the TCP congestion mechanism into account. This is set to 20000 by
194 default, but can be changed using the \b network/TCP_gamma item.
195
196 On linux, this value can be retrieved using the following
197 commands. Both give a set of values, and you should use the last one,
198 which is the maximal size.\verbatim
199 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_rmem # gives the sender window
200 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_wmem # gives the receiver window
201 \endverbatim
202
203 \subsubsection options_model_network_coefs Correcting important network parameters
204
205 SimGrid can take network irregularities such as a slow startup or
206 changing behavior depending on the message size into account.
207 You should not change these values unless you really know what you're doing.
208
209 The corresponding values were computed through data fitting one the
210 timings of packet-level simulators.
211
212 See
213 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/arnaud.legrand/articles/simutools09.pdf">Accuracy Study and Improvement of Network Simulation in the SimGrid Framework</a>
214 for more information about these parameters.
215
216 If you are using the SMPI model, these correction coefficients are
217 themselves corrected by constant values depending on the size of the
218 exchange. Again, only hardcore experts should bother about this fact.
219
220 InfiniBand network behavior can be modeled through 3 parameters, as explained in
221 <a href="http://mescal.imag.fr/membres/jean-marc.vincent/index.html/PhD/Vienne.pdf">this PhD thesis</a>.
222 These factors can be changed through the following option:
223
224 \verbatim
225 smpi/IB_penalty_factors:"βe;βs;γs"
226 \endverbatim
227
228 By default SMPI uses factors computed on the Stampede Supercomputer at TACC, with optimal
229 deployment of processes on nodes.
230
231 \subsubsection options_model_network_crosstraffic Simulating cross-traffic
232
233 %As of SimGrid v3.7, cross-traffic effects can be taken into account in
234 analytical simulations. It means that ongoing and incoming
235 communication flows are treated independently. In addition, the LV08
236 model adds 0.05 of usage on the opposite direction for each new
237 created flow. This can be useful to simulate some important TCP
238 phenomena such as ack compression.
239
240 For that to work, your platform must have two links for each
241 pair of interconnected hosts. An example of usable platform is
242 available in <tt>examples/msg/gtnets/crosstraffic-p.xml</tt>.
243
244 This is activated through the \b network/crosstraffic item, that
245 can be set to 0 (disable this feature) or 1 (enable it).
246
247 Note that with the default workstation model this option is activated by default.
248
249 \subsubsection options_model_network_coord Coordinated-based network models
250
251 When you want to use network coordinates, as it happens when you use
252 an \<AS\> in your platform file with \c Vivaldi as a routing, you must
253 set the \b network/coordinates to \c yes so that all mandatory
254 initialization are done in the simulator.
255
256 \subsubsection options_model_network_sendergap Simulating sender gap
257
258 (this configuration item is experimental and may change or disapear)
259
260 It is possible to specify a timing gap between consecutive emission on
261 the same network card through the \b network/sender_gap item. This
262 is still under investigation as of writting, and the default value is
263 to wait 10 microseconds (1e-5 seconds) between emissions.
264
265 \subsubsection options_model_network_asyncsend Simulating asyncronous send
266
267 (this configuration item is experimental and may change or disapear)
268
269 It is possible to specify that messages below a certain size will be sent
270 as soon as the call to MPI_Send is issued, without waiting for the
271 correspondant receive. This threshold can be configured through the
272 \b smpi/async_small_thres item. The default value is 0. This behavior can also be
273 manually set for MSG mailboxes, by setting the receiving mode of the mailbox
274 with a call to \ref MSG_mailbox_set_async . For MSG, all messages sent to this
275 mailbox will have this behavior, so consider using two mailboxes if needed.
276
277 This value needs to be smaller than or equals to the threshold set at
278 \ref options_model_smpi_detached , because asynchronous messages are
279 meant to be detached as well.
280
281 \subsubsection options_pls Configuring packet-level pseudo-models
282
283 When using the packet-level pseudo-models, several specific
284 configuration flags are provided to configure the associated tools.
285 There is by far not enough such SimGrid flags to cover every aspects
286 of the associated tools, since we only added the items that we
287 needed ourselves. Feel free to request more items (or even better:
288 provide patches adding more items).
289
290 When using NS3, the only existing item is \b ns3/TcpModel,
291 corresponding to the ns3::TcpL4Protocol::SocketType configuration item
292 in NS3. The only valid values (enforced on the SimGrid side) are
293 'NewReno' or 'Reno' or 'Tahoe'.
294
295 When using GTNeTS, two items exist:
296  - \b gtnets/jitter, that is a double value to oscillate
297    the link latency, uniformly in random interval
298    [-latency*gtnets_jitter,latency*gtnets_jitter). It defaults to 0.
299  - \b gtnets/jitter_seed, the positive seed used to reproduce jitted
300    results. Its value must be in [1,1e8] and defaults to 10.
301
302 \section options_modelchecking Configuring the Model-Checking
303
304 To enable the experimental SimGrid model-checking support the program should
305 be executed with the command line argument
306 \verbatim
307 --cfg=model-check:1
308 \endverbatim
309
310 Safety properties are expressed as assertions using the function
311 \verbatim
312 void MC_assert(int prop);
313 \endverbatim
314
315 \subsection options_modelchecking_liveness Specifying a liveness property
316
317 If you want to specify liveness properties (beware, that's
318 experimental), you have to pass them on the command line, specifying
319 the name of the file containing the property, as formatted by the
320 ltl2ba program.
321
322 \verbatim
323 --cfg=model-check/property:<filename>
324 \endverbatim
325
326 Of course, specifying a liveness property enables the model-checking
327 so that you don't have to give <tt>--cfg=model-check:1</tt> in
328 addition.
329
330 \subsection options_modelchecking_steps Going for stateful verification
331
332 By default, the system is backtracked to its initial state to explore
333 another path instead of backtracking to the exact step before the fork
334 that we want to explore (this is called stateless verification). This
335 is done this way because saving intermediate states can rapidly
336 exhaust the available memory. If you want, you can change the value of
337 the <tt>model-check/checkpoint</tt> variable. For example, the
338 following configuration will ask to take a checkpoint every step.
339 Beware, this will certainly explode your memory. Larger values are
340 probably better, make sure to experiment a bit to find the right
341 setting for your specific system.
342
343 \verbatim
344 --cfg=model-check/checkpoint:1
345 \endverbatim
346
347 Of course, specifying this option enables the model-checking so that
348 you don't have to give <tt>--cfg=model-check:1</tt> in addition.
349
350 \subsection options_modelchecking_reduction Specifying the kind of reduction
351
352 The main issue when using the model-checking is the state space
353 explosion. To counter that problem, several exploration reduction
354 techniques can be used. There is unfortunately no silver bullet here,
355 and the most efficient reduction techniques cannot be applied to any
356 properties. In particular, the DPOR method cannot be applied on
357 liveness properties since it may break some cycles in the exploration
358 that are important to the property validity.
359
360 \verbatim
361 --cfg=model-check/reduction:<technique>
362 \endverbatim
363
364 For now, this configuration variable can take 2 values:
365  * none: Do not apply any kind of reduction (mandatory for now for
366    liveness properties)
367  * dpor: Apply Dynamic Partial Ordering Reduction. Only valid if you
368    verify local safety properties.
369
370 Of course, specifying a reduction technique enables the model-checking
371 so that you don't have to give <tt>--cfg=model-check:1</tt> in
372 addition.
373
374 \subsection options_modelchecking_visited model-check/visited, Cycle detection
375
376 In order to detect cycles, the model-checker needs to check if a new explored
377 state is in fact the same state than a previous one. In order to do this,
378 the model-checker can take a snapshot of each visited state: this snapshot is
379 then used to compare it with subsequent states in the exploration graph.
380
381 The \b model-check/visited is the maximum number of states which are stored in
382 memory. If the maximum number of snapshotted state is reached some states will
383 be removed from the memory and some cycles might be missed.
384
385 By default, no state is snapshotted and cycles cannot be detected.
386
387 \subsection options_modelchecking_termination, model-check/termination, Non termination detection
388
389 The \b model-check/termination configuration item can be used to report if a
390 non-termination execution path has been found. This is a path with a cycle
391 which means that the program might never terminate.
392
393 This only works in safety mode.
394
395 This options is disabled by default.
396
397 \subsection options_modelchecking_max_depth model-check/max_depth, Depth limit
398
399 The \b model-checker/max_depth can set the maximum depth of the exploration
400 graph of the model-checker. If this limit is reached, a logging message is
401 sent and the results might not be exact.
402
403 By default, there is not depth limit.
404
405 \subsection options_modelchecking_timeout Handling of timeout
406
407 By default, the model-checker does not handle timeout conditions: the `wait`
408 operations never time out. With the \b model-check/timeout configuration item
409 set to \b yes, the model-checker will explore timeouts of `wait` operations.
410
411 \subsection options_modelchecking_comm_determinism Communication determinism
412
413 The \b model-check/communications_determinism and
414 \b model-check/send_determinism items can be used to select the communication
415 determinism mode of the model-checker which checks determinism properties of
416 the communications of an application.
417
418 \subsection options_modelchecking_sparse_checkpoint Per page checkpoints
419
420 When the model-checker is configured to take a snapshot of each explored state
421 (with the \b model-checker/visited item), the memory consumption can rapidly
422 reach GiB ou Tib of memory. However, for many workloads, the memory does not
423 change much between different snapshots and taking a complete copy of each
424 snapshot is a waste of memory.
425
426 The \b model-check/sparse-checkpoint option item can be set to \b yes in order
427 to avoid making a complete copy of each snapshot: instead, each snapshot will be
428 decomposed in blocks which will be stored separately.
429 If multiple snapshots share the same block (or if the same block
430 is used in the same snapshot), the same copy of the block will be shared leading
431 to a reduction of the memory footprint.
432
433 For many applications, this option considerably reduces the memory consumption.
434 In somes cases, the model-checker might be slightly slower because of the time
435 taken to manage the metadata about the blocks. In other cases however, this
436 snapshotting strategy will be much faster by reducing the cache consumption.
437 When the memory consumption is important, by avoiding to hit the swap or
438 reducing the swap usage, this option might be much faster than the basic
439 snapshotting strategy.
440
441 This option is currently disabled by default.
442
443 \subsection options_mc_perf Performance considerations for the model checker
444
445 The size of the stacks can have a huge impact on the memory
446 consumption when using model-checking. By default, each snapshot will
447 save a copy of the whole stacks and not only of the part which is
448 really meaningful: you should expect the contribution of the memory
449 consumption of the snapshots to be \f$ \mbox{number of processes}
450 \times \mbox{stack size} \times \mbox{number of states} \f$.
451
452 The \b model-check/sparse-checkpoint can be used to reduce the memory
453 consumption by trying to share memory between the different snapshots.
454
455 When compiled against the model checker, the stacks are not
456 protected with guards: if the stack size is too small for your
457 application, the stack will silently overflow on other parts of the
458 memory.
459
460 \subsection options_modelchecking_hash Hashing of the state (experimental)
461
462 Usually most of the time of the model-checker is spent comparing states. This
463 process is complicated and consumes a lot of bandwidth and cache.
464 In order to speedup the state comparison, the experimental \b model-checker/hash
465 configuration item enables the computation of a hash summarizing as much
466 information of the state as possible into a single value. This hash can be used
467 to avoid most of the comparisons: the costly comparison is then only used when
468 the hashes are identical.
469
470 Currently most of the state is not included in the hash because the
471 implementation was found to be buggy and this options is not as useful as
472 it could be. For this reason, it is currently disabled by default.
473
474 \subsection options_recordreplay Record/replay (experimental)
475
476 As the model-checker keeps jumping at different places in the execution graph,
477 it is difficult to understand what happens when trying to debug an application
478 under the model-checker. Event the output of the program is difficult to
479 interpret. Moreover, the model-checker does not behave nicely with advanced
480 debugging tools such as valgrind. For those reason, to identify a trajectory
481 in the execution graph with the model-checker and replay this trajcetory and
482 without the model-checker black-magic but with more standard tools
483 (such as a debugger, valgrind, etc.). For this reason, Simgrid implements an
484 experimental record/replay functionnality in order to record a trajectory with
485 the model-checker and replay it without the model-checker.
486
487 When the model-checker finds an interesting path in the application execution
488 graph (where a safety or liveness property is violated), it can generate an
489 identifier for this path. In order to enable this behavious the
490 \b model-check/record must be set to \b yes. By default, this behaviour is not
491 enabled.
492
493 This is an example of output:
494
495 <pre>
496 [  0.000000] (0:@) Check a safety property
497 [  0.000000] (0:@) **************************
498 [  0.000000] (0:@) *** PROPERTY NOT VALID ***
499 [  0.000000] (0:@) **************************
500 [  0.000000] (0:@) Counter-example execution trace:
501 [  0.000000] (0:@) Path = 1/3;1/4
502 [  0.000000] (0:@) [(1)Tremblay (app)] MC_RANDOM(3)
503 [  0.000000] (0:@) [(1)Tremblay (app)] MC_RANDOM(4)
504 [  0.000000] (0:@) Expanded states = 27
505 [  0.000000] (0:@) Visited states = 68
506 [  0.000000] (0:@) Executed transitions = 46
507 </pre>
508
509 This path can then be replayed outside of the model-checker (and even in
510 non-MC build of simgrid) by setting the \b model-check/replay item to the given
511 path. The other options should be the same (but the model-checker should
512 be disabled).
513
514 The format and meaning of the path may change between different releases so
515 the same release of Simgrid should be used for the record phase and the replay
516 phase.
517
518 \section options_virt Configuring the User Process Virtualization
519
520 \subsection options_virt_factory Selecting the virtualization factory
521
522 In SimGrid, the user code is virtualized in a specific mecanism
523 allowing the simulation kernel to control its execution: when a user
524 process requires a blocking action (such as sending a message), it is
525 interrupted, and only gets released when the simulated clock reaches
526 the point where the blocking operation is done.
527
528 In SimGrid, the containers in which user processes are virtualized are
529 called contexts. Several context factory are provided, and you can
530 select the one you want to use with the \b contexts/factory
531 configuration item. Some of the following may not exist on your
532 machine because of portability issues. In any case, the default one
533 should be the most effcient one (please report bugs if the
534 auto-detection fails for you). They are sorted here from the slowest
535 to the most effient:
536  - \b thread: very slow factory using full featured threads (either
537    pthreads or windows native threads)
538  - \b ucontext: fast factory using System V contexts (or a portability
539    layer of our own on top of Windows fibers)
540  - \b raw: amazingly fast factory using a context switching mecanism
541    of our own, directly implemented in assembly (only available for x86
542    and amd64 platforms for now)
543
544 The only reason to change this setting is when the debugging tools get
545 fooled by the optimized context factories. Threads are the most
546 debugging-friendly contextes, as they allow to set breakpoints anywhere with gdb
547  and visualize backtraces for all processes, in order to debug concurrency issues.
548 Valgrind is also more comfortable with threads, but it should be usable with all factories.
549
550 \subsection options_virt_stacksize Adapting the used stack size
551
552 Each virtualized used process is executed using a specific system
553 stack. The size of this stack has a huge impact on the simulation
554 scalability, but its default value is rather large. This is because
555 the error messages that you get when the stack size is too small are
556 rather disturbing: this leads to stack overflow (overwriting other
557 stacks), leading to segfaults with corrupted stack traces.
558
559 If you want to push the scalability limits of your code, you might
560 want to reduce the \b contexts/stack_size item. Its default value
561 is 8192 (in KiB), while our Chord simulation works with stacks as small
562 as 16 KiB, for example. For the thread factory, the default value
563 is the one of the system, if it is too large/small, it has to be set
564 with this parameter.
565
566 The operating system should only allocate memory for the pages of the
567 stack which are actually used and you might not need to use this in
568 most cases. However, this setting is very important when using the
569 model checker (see \ref options_mc_perf).
570
571 In some cases, no stack guard page is used and the stack will silently
572 overflow on other parts of the memory if the stack size is too small
573 for your application. This happens :
574
575 - on Windows systems;
576 - when the model checker is enabled;
577 - when stack guard pages are explicitely disabled (see \ref  options_perf_guard_size).
578
579 \subsection options_virt_parallel Running user code in parallel
580
581 Parallel execution of the user code is only considered stable in
582 SimGrid v3.7 and higher. It is described in
583 <a href="http://hal.inria.fr/inria-00602216/">INRIA RR-7653</a>.
584
585 If you are using the \c ucontext or \c raw context factories, you can
586 request to execute the user code in parallel. Several threads are
587 launched, each of them handling as much user contexts at each run. To
588 actiave this, set the \b contexts/nthreads item to the amount of
589 cores that you have in your computer (or lower than 1 to have
590 the amount of cores auto-detected).
591
592 Even if you asked several worker threads using the previous option,
593 you can request to start the parallel execution (and pay the
594 associated synchronization costs) only if the potential parallelism is
595 large enough. For that, set the \b contexts/parallel_threshold
596 item to the minimal amount of user contexts needed to start the
597 parallel execution. In any given simulation round, if that amount is
598 not reached, the contexts will be run sequentially directly by the
599 main thread (thus saving the synchronization costs). Note that this
600 option is mainly useful when the grain of the user code is very fine,
601 because our synchronization is now very efficient.
602
603 When parallel execution is activated, you can choose the
604 synchronization schema used with the \b contexts/synchro item,
605 which value is either:
606  - \b futex: ultra optimized synchronisation schema, based on futexes
607    (fast user-mode mutexes), and thus only available on Linux systems.
608    This is the default mode when available.
609  - \b posix: slow but portable synchronisation using only POSIX
610    primitives.
611  - \b busy_wait: not really a synchronisation: the worker threads
612    constantly request new contexts to execute. It should be the most
613    efficient synchronisation schema, but it loads all the cores of your
614    machine for no good reason. You probably prefer the other less
615    eager schemas.
616
617 \section options_tracing Configuring the tracing subsystem
618
619 The \ref tracing "tracing subsystem" can be configured in several
620 different ways depending on the nature of the simulator (MSG, SimDag,
621 SMPI) and the kind of traces that need to be obtained. See the \ref
622 tracing_tracing_options "Tracing Configuration Options subsection" to
623 get a detailed description of each configuration option.
624
625 We detail here a simple way to get the traces working for you, even if
626 you never used the tracing API.
627
628
629 - Any SimGrid-based simulator (MSG, SimDag, SMPI, ...) and raw traces:
630 \verbatim
631 --cfg=tracing:yes --cfg=tracing/uncategorized:yes --cfg=triva/uncategorized:uncat.plist
632 \endverbatim
633     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
634     tells it to trace host and link utilization (without any
635     categorization) and the third creates a graph configuration file
636     to configure Triva when analysing the resulting trace file.
637
638 - MSG or SimDag-based simulator and categorized traces (you need to declare categories and classify your tasks according to them)
639 \verbatim
640 --cfg=tracing:yes --cfg=tracing/categorized:yes --cfg=triva/categorized:cat.plist
641 \endverbatim
642     The first parameter activates the tracing subsystem, the second
643     tells it to trace host and link categorized utilization and the
644     third creates a graph configuration file to configure Triva when
645     analysing the resulting trace file.
646
647 - SMPI simulator and traces for a space/time view:
648 \verbatim
649 smpirun -trace ...
650 \endverbatim
651     The <i>-trace</i> parameter for the smpirun script runs the
652 simulation with --cfg=tracing:yes and --cfg=tracing/smpi:yes. Check the
653 smpirun's <i>-help</i> parameter for additional tracing options.
654
655 Sometimes you might want to put additional information on the trace to
656 correctly identify them later, or to provide data that can be used to
657 reproduce an experiment. You have two ways to do that:
658
659 - Add a string on top of the trace file as comment:
660 \verbatim
661 --cfg=tracing/comment:my_simulation_identifier
662 \endverbatim
663
664 - Add the contents of a textual file on top of the trace file as comment:
665 \verbatim
666 --cfg=tracing/comment_file:my_file_with_additional_information.txt
667 \endverbatim
668
669 Please, use these two parameters (for comments) to make reproducible
670 simulations. For additional details about this and all tracing
671 options, check See the \ref tracing_tracing_options.
672
673 \section options_smpi Configuring SMPI
674
675 The SMPI interface provides several specific configuration items.
676 These are uneasy to see since the code is usually launched through the
677 \c smiprun script directly.
678
679 \subsection options_smpi_bench smpi/bench: Automatic benchmarking of SMPI code
680
681 In SMPI, the sequential code is automatically benchmarked, and these
682 computations are automatically reported to the simulator. That is to
683 say that if you have a large computation between a \c MPI_Recv() and a
684 \c MPI_Send(), SMPI will automatically benchmark the duration of this
685 code, and create an execution task within the simulator to take this
686 into account. For that, the actual duration is measured on the host
687 machine and then scaled to the power of the corresponding simulated
688 machine. The variable \b smpi/running_power allows to specify the
689 computational power of the host machine (in flop/s) to use when
690 scaling the execution times. It defaults to 20000, but you really want
691 to update it to get accurate simulation results.
692
693 When the code is constituted of numerous consecutive MPI calls, the
694 previous mechanism feeds the simulation kernel with numerous tiny
695 computations. The \b smpi/cpu_threshold item becomes handy when this
696 impacts badly the simulation performance. It specify a threshold (in
697 second) under which the execution chunks are not reported to the
698 simulation kernel (default value: 1e-6). Please note that in some
699 circonstances, this optimization can hinder the simulation accuracy.
700
701  In some cases, however, one may wish to disable simulation of
702 application computation. This is the case when SMPI is used not to
703 simulate an MPI applications, but instead an MPI code that performs
704 "live replay" of another MPI app (e.g., ScalaTrace's replay tool,
705 various on-line simulators that run an app at scale). In this case the
706 computation of the replay/simulation logic should not be simulated by
707 SMPI. Instead, the replay tool or on-line simulator will issue
708 "computation events", which correspond to the actual MPI simulation
709 being replayed/simulated. At the moment, these computation events can
710 be simulated using SMPI by calling internal smpi_execute*() functions.
711
712 To disable the benchmarking/simulation of computation in the simulated
713 application, the variable \b
714 smpi/simulation_computation should be set to no
715
716 \subsection options_model_smpi_bw_factor smpi/bw_factor: Bandwidth factors
717
718 The possible throughput of network links is often dependent on the
719 message sizes, as protocols may adapt to different message sizes. With
720 this option, a series of message sizes and factors are given, helping
721 the simulation to be more realistic. For instance, the current
722 default value is
723
724 \verbatim
725 65472:0.940694;15424:0.697866;9376:0.58729;5776:1.08739;3484:0.77493;1426:0.608902;732:0.341987;257:0.338112;0:0.812084
726 \endverbatim
727
728 So, messages with size 65472 and more will get a total of MAX_BANDWIDTH*0.940694,
729 messages of size 15424 to 65471 will get MAX_BANDWIDTH*0.697866 and so on.
730 Here, MAX_BANDWIDTH denotes the bandwidth of the link.
731
732 \subsection options_smpi_timing smpi/display_timing: Reporting simulation time
733
734 Most of the time, you run MPI code through SMPI to compute the time it
735 would take to run it on a platform that you don't have. But since the
736 code is run through the \c smpirun script, you don't have any control
737 on the launcher code, making difficult to report the simulated time
738 when the simulation ends. If you set the \b smpi/display_timing item
739 to 1, \c smpirun will display this information when the simulation ends. \verbatim
740 Simulation time: 1e3 seconds.
741 \endverbatim
742
743 \subsection options_model_smpi_lat_factor smpi/lat_factor: Latency factors
744
745 The motivation and syntax for this option is identical to the motivation/syntax
746 of smpi/bw_factor, see \ref options_model_smpi_bw_factor for details.
747
748 There is an important difference, though: While smpi/bw_factor \a reduces the
749 actual bandwidth (i.e., values between 0 and 1 are valid), latency factors
750 increase the latency, i.e., values larger than or equal to 1 are valid here.
751
752 This is the default value:
753
754 \verbatim
755 65472:11.6436;15424:3.48845;9376:2.59299;5776:2.18796;3484:1.88101;1426:1.61075;732:1.9503;257:1.95341;0:2.01467
756 \endverbatim
757
758 \subsection options_smpi_global smpi/privatize_global_variables: Automatic privatization of global variables
759
760 MPI executables are meant to be executed in separated processes, but SMPI is
761 executed in only one process. Global variables from executables will be placed
762 in the same memory zone and shared between processes, causing hard to find bugs.
763 To avoid this, several options are possible :
764   - Manual edition of the code, for example to add __thread keyword before data
765   declaration, which allows the resulting code to work with SMPI, but only
766   if the thread factory (see \ref options_virt_factory) is used, as global
767   variables are then placed in the TLS (thread local storage) segment.
768   - Source-to-source transformation, to add a level of indirection
769   to the global variables. SMPI does this for F77 codes compiled with smpiff,
770   and used to provide coccinelle scripts for C codes, which are not functional anymore.
771   - Compilation pass, to have the compiler automatically put the data in
772   an adapted zone.
773   - Runtime automatic switching of the data segments. SMPI stores a copy of
774   each global data segment for each process, and at each context switch replaces
775   the actual data with its copy from the right process. This mechanism uses mmap,
776   and is for now limited to systems supporting this functionnality (all Linux
777   and some BSD should be compatible).
778   Another limitation is that SMPI only accounts for global variables defined in
779   the executable. If the processes use external global variables from dynamic
780   libraries, they won't be switched correctly. To avoid this, using static
781   linking is advised (but not with the simgrid library, to avoid replicating
782   its own global variables).
783
784   To use this runtime automatic switching, the variable \b smpi/privatize_global_variables
785   should be set to yes
786
787
788
789 \subsection options_model_smpi_detached Simulating MPI detached send
790
791 This threshold specifies the size in bytes under which the send will return
792 immediately. This is different from the threshold detailed in  \ref options_model_network_asyncsend
793 because the message is not effectively sent when the send is posted. SMPI still waits for the
794 correspondant receive to be posted to perform the communication operation. This threshold can be set
795 by changing the \b smpi/send_is_detached item. The default value is 65536.
796
797 \subsection options_model_smpi_collectives Simulating MPI collective algorithms
798
799 SMPI implements more than 100 different algorithms for MPI collective communication, to accurately
800 simulate the behavior of most of the existing MPI libraries. The \b smpi/coll_selector item can be used
801  to use the decision logic of either OpenMPI or MPICH libraries (values: ompi or mpich, by default SMPI
802 uses naive version of collective operations). Each collective operation can be manually selected with a
803 \b smpi/collective_name:algo_name. Available algorithms are listed in \ref SMPI_collective_algorithms .
804
805 \subsection options_model_smpi_iprobe smpi/iprobe: Inject constant times for calls to MPI_Iprobe
806
807 \b Default value: 0.0001
808
809 The behavior and motivation for this configuration option is identical with \a smpi/test, see
810 Section \ref options_model_smpi_test for details.
811
812 \subsection options_model_smpi_test smpi/test: Inject constant times for calls to MPI_Test
813
814 \b Default value: 0.0001
815
816 By setting this option, you can control the amount of time a process sleeps
817 when MPI_Test() is called; this is important, because SimGrid normally only
818 advances the time while communication is happening and thus,
819 MPI_Test will not add to the time, resulting in a deadlock if used as a
820 break-condition.
821
822 Here is an example:
823
824 \code{.unparsed}
825     while(!flag) {
826         MPI_Test(request, flag, status);
827         ...
828     }
829 \endcode
830
831 \note
832     Internally, in order to speed up execution, we use a counter to keep track
833     on how often we already checked if the handle is now valid or not. Hence, we
834     actually use counter*SLEEP_TIME, that is, the time MPI_Test() causes the process
835     to sleep increases linearly with the number of previously failed testk.
836
837
838 \subsection options_model_smpi_wtime smpi/wtime: Inject constant times for calls to MPI_Wtime
839
840 \b Default value: 0
841
842 By setting this option, you can control the amount of time a process sleeps
843 when MPI_Wtime() is called; this is important, because SimGrid normally only
844 advances the time while communication is happening and thus,
845 MPI_Wtime will not add to the time, resulting in a deadlock if used as a
846 break-condition.
847
848 Here is an example:
849
850 \code{.unparsed}
851     while(MPI_Wtime() < some_time_bound) {
852         ...
853     }
854 \endcode
855
856 If the time is never advanced, this loop will clearly never end as MPI_Wtime()
857 always returns the same value. Hence, pass a (small) value to the smpi/wtime
858 option to force a call to MPI_Wtime to advance the time as well.
859
860
861 \section options_generic Configuring other aspects of SimGrid
862
863 \subsection options_generic_clean_atexit Cleanup before termination
864
865 The C / C++ standard contains a function called \b [atexit](http://www.cplusplus.com/reference/cstdlib/atexit/).
866 atexit registers callbacks, which are called just before the program terminates.
867
868 By setting the configuration option clean_atexit to 1 (true), a callback
869 is registered and will clean up some variables and terminate/cleanup the tracing.
870
871 TODO: Add when this should be used.
872
873 \subsection options_generic_path XML file inclusion path
874
875 It is possible to specify a list of directories to search into for the
876 \<include\> tag in XML files by using the \b path configuration
877 item. To add several directory to the path, set the configuration
878 item several times, as in \verbatim
879 --cfg=path:toto --cfg=path:tutu
880 \endverbatim
881
882 \subsection options_generic_exit Behavior on Ctrl-C
883
884 By default, when Ctrl-C is pressed, the status of all existing
885 simulated processes is displayed before exiting the simulation. This is very useful to debug your
886 code, but it can reveal troublesome in some cases (such as when the
887 amount of processes becomes really big). This behavior is disabled
888 when \b verbose-exit is set to 0 (it is to 1 by default).
889
890 \subsection options_exception_cutpath Truncate local path from exception backtrace
891
892 <b>This configuration option is an internal option and should normally not be used
893 by the user.</b> It is used to remove the path from the backtrace
894 shown when an exception is thrown; if we didn't remove this part, the tests
895 testing the exception parts of simgrid would fail on most machines, as we are
896 currently comparing output. Clearly, the path used on different machines are almost
897 guaranteed to be different and hence, the output would
898 mismatch, causing the test to fail.
899
900 \section options_log Logging Configuration
901
902 It can be done by using XBT. Go to \ref XBT_log for more details.
903
904 \section options_perf Performance optimizations
905
906 \subsection options_perf_context Context factory
907
908 In order to achieve higher performance, you might want to use the raw
909 context factory which avoids any system call when switching between
910 tasks. If it is not possible you might use ucontext instead.
911
912 \subsection options_perf_guard_size Disabling stack guard pages
913
914 A stack guard page is usually used which prevents the stack from
915 overflowing on other parts of the memory. However this might have a
916 performance impact if a huge number of processes is created.  The
917 option \b contexts:guard_size is the number of stack guard pages
918 used. By setting it to 0, no guard pages will be used: in this case,
919 you should avoid using small stacks (\b stack_size) as the stack will
920 silently overflow on other parts of the memory.
921
922 \section options_index Index of all existing configuration options
923
924 \note
925   Almost all options are defined in <i>src/simgrid/sg_config.c</i>. You may
926   want to check this file, too, but this index should be somewhat complete
927   for the moment (May 2015).
928
929 \note
930   \b Please \b note: You can also pass the command-line option "\b --help" and
931      "--help-cfg" to an executable that uses simgrid.
932
933 - \c clean_atexit: \ref options_generic_clean_atexit
934
935 - \c contexts/factory: \ref options_virt_factory
936 - \c contexts/guard_size: \ref options_virt_parallel
937 - \c contexts/nthreads: \ref options_virt_parallel
938 - \c contexts/parallel_threshold: \ref options_virt_parallel
939 - \c contexts/stack_size: \ref options_virt_stacksize
940 - \c contexts/synchro: \ref options_virt_parallel
941
942 - \c cpu/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
943 - \c cpu/model: \ref options_model_select
944 - \c cpu/optim: \ref options_model_optim
945
946 - \c exception/cutpath: \ref options_exception_cutpath
947
948 - \c gtnets/jitter: \ref options_pls
949 - \c gtnets/jitter_seed: \ref options_pls
950
951 - \c maxmin/precision: \ref options_model_precision
952
953 - \c msg/debug_multiple_use: \ref options_msg_debug_multiple_use
954
955 - \c model-check: \ref options_modelchecking
956 - \c model-check/checkpoint: \ref options_modelchecking_steps
957 - \c model-check/communications_determinism: \ref options_modelchecking_comm_determinism
958 - \c model-check/communications_determinism: \ref options_modelchecking_send_determinism
959 - \c model-check/dot_output: \ref options_modelchecking_dot_output
960 - \c model-check/hash: \ref options_modelchecking_hash
961 - \c model-check/property: \ref options_modelchecking_liveness
962 - \c model-check/max_depth: \ref options_modelchecking_max_depth
963 - \c model-check/record: \ref options_modelchecking_recordreplay
964 - \c model-check/reduction: \ref options_modelchecking_reduction
965 - \c model-check/replay: \ref options_modelchecking_recordreplay
966 - \c model-check/send_determinism: \ref options_modelchecking_sparse_checkpoint
967 - \c model-check/sparse-checkpoint: \ref options_modelchecking_sparse_checkpoint
968 - \c model-check/termination: \ref options_modelchecking_termination
969 - \c model-check/timeout: \ref options_modelchecking_timeout
970 - \c model-check/visited: \ref options_modelchecking_visited
971
972 - \c network/bandwidth_factor: \ref options_model_network_coefs
973 - \c network/coordinates: \ref options_model_network_coord
974 - \c network/crosstraffic: \ref options_model_network_crosstraffic
975 - \c network/latency_factor: \ref options_model_network_coefs
976 - \c network/maxmin_selective_update: \ref options_model_optim
977 - \c network/model: \ref options_model_select
978 - \c network/optim: \ref options_model_optim
979 - \c network/sender_gap: \ref options_model_network_sendergap
980 - \c network/TCP_gamma: \ref options_model_network_gamma
981 - \c network/weight_S: \ref options_model_network_coefs
982
983 - \c ns3/TcpModel: \ref options_pls
984
985 - \c surf/nthreads: \ref options_model_nthreads
986 - \c surf/precision: \ref options_model_precision
987
988 - \c <b>For collective operations of SMPI, please refer to Section \ref options_index_smpi_coll</b>
989 - \c smpi/async_small_thres: \ref options_model_network_asyncsend
990 - \c smpi/bw_factor: \ref options_model_smpi_bw_factor
991 - \c smpi/coll_selector: \ref options_model_smpi_collectives
992 - \c smpi/cpu_threshold: \ref options_smpi_bench
993 - \c smpi/display_timing: \ref options_smpi_timing
994 - \c smpi/lat_factor: \ref options_model_smpi_lat_factor
995 - \c smpi/IB_penalty_factors: \ref options_model_network_coefs
996 - \c smpi/iprobe: \ref options_model_smpi_iprobe
997 - \c smpi/ois: \ref options_model_smpi_ois
998 - \c smpi/or: \ref options_model_smpi_or
999 - \c smpi/os: \ref options_model_smpi_os
1000 - \c smpi/privatize_global_variables: \ref options_smpi_global
1001 - \c smpi/running_power: \ref options_smpi_bench
1002 - \c smpi/send_is_detached_thresh: \ref options_model_smpi_detached
1003 - \c smpi/simulation_computation: \ref options_smpi_bench
1004 - \c smpi/test: \ref options_model_smpi_test
1005 - \c smpi/use_shared_malloc: \ref options_model_smpi_use_shared_malloc
1006 - \c smpi/wtime: \ref options_model_smpi_wtime
1007
1008 - \c <b>Tracing configuration options can be found in Section \ref tracing_tracing_options</b>.
1009
1010 - \c storage/model: \ref options_storage_model
1011 - \c path: \ref options_generic_path
1012 - \c plugin: \ref options_generic_plugin
1013 - \c verbose-exit: \ref options_generic_exit
1014
1015 - \c vm_workstation/model: \ref options_vm_workstation_model
1016 - \c workstation/model: \ref options_model_select
1017
1018 \subsection options_index_smpi_coll Index of SMPI collective algorithms options
1019 - \c smpi/allgather: \ref options_model_smpi_coll_allgather
1020 - \c smpi/allgatherv: \ref options_model_smpi_coll_allgatherv
1021 - \c smpi/allreduce: \ref options_model_smpi_coll_allreduce
1022 - \c smpi/alltoall: \ref options_model_smpi_coll_alltoall
1023 - \c smpi/alltoallv: \ref options_model_smpi_coll_alltoallv
1024 - \c smpi/barrier: \ref options_model_smpi_coll_barrier
1025 - \c smpi/bcast: \ref options_model_smpi_coll_bcast
1026 - \c smpi/gather: \ref options_model_smpi_coll_gather
1027 - \c smpi/reduce: \ref options_model_smpi_coll_reduce
1028 - \c smpi/reduce_scatter: \ref options_model_smpi_coll_reduce_scatter
1029 - \c smpi/scatter: \ref options_model_smpi_coll_scatter
1030
1031 */