src/surf/ptask_L07.cpp

   1 /* Copyright (c) 2007-2021. 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 #include "ptask_L07.hpp"
   7 #include "src/kernel/resource/profile/Event.hpp"
   8 #include "surf/surf.hpp"
   9 #include "xbt/config.hpp"
  10
  11 #include <unordered_set>
  12
  13 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(res_host);
  14 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(xbt_cfg);
  15
  16 /**************************************/
  17 /*** Resource Creation & Destruction **/
  18 /**************************************/
  19 void surf_host_model_init_ptask_L07()
  20 {
  21   XBT_CINFO(xbt_cfg,"Switching to the L07 model to handle parallel tasks.");
  22   xbt_assert(not surf_cpu_model_pm, "Cannot switch to ptasks: CPU model already defined");
  23   xbt_assert(not surf_network_model, "Cannot switch to ptasks: network model already defined");
  24
  25   surf_host_model = new simgrid::surf::HostL07Model();
  26   all_existing_models.push_back(surf_host_model);
  27 }
  28
  29 namespace simgrid {
  30 namespace surf {
  31
  32 HostL07Model::HostL07Model() : HostModel() {
  33   auto* maxmin_system = new simgrid::kernel::lmm::FairBottleneck(true /* selective update */);
  34   set_maxmin_system(maxmin_system);
  35   surf_network_model = new NetworkL07Model(this, maxmin_system);
  36   surf_cpu_model_pm  = new CpuL07Model(this, maxmin_system);
  37 }
  38
  39 HostL07Model::~HostL07Model()
  40 {
  41   delete surf_network_model;
  42   delete surf_cpu_model_pm;
  43 }
  44
  45 CpuL07Model::CpuL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  46     : CpuModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  47 {
  48   set_maxmin_system(sys);
  49 }
  50
  51 CpuL07Model::~CpuL07Model()
  52 {
  53   set_maxmin_system(nullptr);
  54 }
  55
  56 NetworkL07Model::NetworkL07Model(HostL07Model* hmodel, kernel::lmm::System* sys)
  57     : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL), hostModel_(hmodel)
  58 {
  59   set_maxmin_system(sys);
  60   loopback_ = NetworkL07Model::create_link("__loopback__",
  61                                             std::vector<double>{simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-bw")},
  62                                             s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)->set_latency(simgrid::config::get_value<double>("network/loopback-lat"));
  63   loopback_->seal();
  64 }
  65
  66 NetworkL07Model::~NetworkL07Model()
  67 {
  68   set_maxmin_system(nullptr);
  69 }
  70
  71 double HostL07Model::next_occurring_event(double now)
  72 {
  73   double min = HostModel::next_occurring_event_full(now);
  74   for (kernel::resource::Action const& action : *get_started_action_set()) {
  75     const auto& net_action = static_cast<const L07Action&>(action);
  76     if (net_action.get_latency() > 0 && (min < 0 || net_action.get_latency() < min)) {
  77       min = net_action.get_latency();
  78       XBT_DEBUG("Updating min with %p (start %f): %f", &net_action, net_action.get_start_time(), min);
  79     }
  80   }
  81   XBT_DEBUG("min value: %f", min);
  82
  83   return min;
  84 }
  85
  86 void HostL07Model::update_actions_state(double /*now*/, double delta)
  87 {
  88   for (auto it = std::begin(*get_started_action_set()); it != std::end(*get_started_action_set());) {
  89     auto& action = static_cast<L07Action&>(*it);
  90     ++it; // increment iterator here since the following calls to action.finish() may invalidate it
  91     if (action.get_latency() > 0) {
  92       if (action.get_latency() > delta) {
  93         action.update_latency(delta, sg_surf_precision);
  94       } else {
  95         action.set_latency(0.0);
  96       }
  97       if ((action.get_latency() <= 0.0) && (action.is_suspended() == 0)) {
  98         action.updateBound();
  99         get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action.get_variable(), 1.0);
 100         action.set_last_update();
 101       }
 102     }
 103     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g) updated by %g.", &action, action.get_remains(),
 104               action.get_variable()->get_value() * delta);
 105     action.update_remains(action.get_variable()->get_value() * delta);
 106     action.update_max_duration(delta);
 107
 108     XBT_DEBUG("Action (%p) : remains (%g).", &action, action.get_remains());
 109
 110     /* In the next if cascade, the action can be finished either because:
 111      *  - The amount of remaining work reached 0
 112      *  - The max duration was reached
 113      * If it's not done, it may have failed.
 114      */
 115
 116     if (((action.get_remains() <= 0) && (action.get_variable()->get_penalty() > 0)) ||
 117         ((action.get_max_duration() != NO_MAX_DURATION) && (action.get_max_duration() <= 0))) {
 118       action.finish(kernel::resource::Action::State::FINISHED);
 119       continue;
 120     }
 121
 122     /* Need to check that none of the model has failed */
 123     int i                         = 0;
 124     const kernel::lmm::Constraint* cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 125     while (cnst != nullptr) {
 126       i++;
 127       const kernel::resource::Resource* constraint_id = cnst->get_id();
 128       if (not constraint_id->is_on()) {
 129         XBT_DEBUG("Action (%p) Failed!!", &action);
 130         action.finish(kernel::resource::Action::State::FAILED);
 131         break;
 132       }
 133       cnst = action.get_variable()->get_constraint(i);
 134     }
 135   }
 136 }
 137
 138 kernel::resource::CpuAction* HostL07Model::execute_parallel(const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 139                                                             const double* flops_amount, const double* bytes_amount,
 140                                                             double rate)
 141 {
 142   return new L07Action(this, host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 143 }
 144
 145 L07Action::L07Action(kernel::resource::Model* model, const std::vector<s4u::Host*>& host_list,
 146                      const double* flops_amount, const double* bytes_amount, double rate)
 147     : CpuAction(model, 1.0, false), computationAmount_(flops_amount), communicationAmount_(bytes_amount), rate_(rate)
 148 {
 149   size_t link_nb      = 0;
 150   size_t used_host_nb = 0; /* Only the hosts with something to compute (>0 flops) are counted) */
 151   double latency = 0.0;
 152   this->set_last_update();
 153
 154   hostList_.insert(hostList_.end(), host_list.begin(), host_list.end());
 155
 156   if (flops_amount != nullptr)
 157     used_host_nb += std::count_if(flops_amount, flops_amount + host_list.size(), [](double x) { return x > 0.0; });
 158
 159   /* Compute the number of affected resources... */
 160   if(bytes_amount != nullptr) {
 161     std::unordered_set<const char*> affected_links;
 162
 163     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 164       if (bytes_amount[k] <= 0)
 165         continue;
 166
 167       double lat = 0.0;
 168       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 169       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, &lat);
 170       latency = std::max(latency, lat);
 171
 172       for (auto const& link : route)
 173         affected_links.insert(link->get_cname());
 174     }
 175
 176     link_nb = affected_links.size();
 177   }
 178
 179   XBT_DEBUG("Creating a parallel task (%p) with %zu hosts and %zu unique links.", this, host_list.size(), link_nb);
 180   latency_ = latency;
 181
 182   set_variable(
 183       model->get_maxmin_system()->variable_new(this, 1.0, (rate > 0 ? rate : -1.0), host_list.size() + link_nb));
 184
 185   if (latency_ > 0)
 186     model->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(get_variable(), 0.0);
 187
 188   /* Expand it for the CPUs even if there is nothing to compute, to make sure that it gets expended even if there is no
 189    * communication either */
 190   double bound = std::numeric_limits<double>::max();
 191   for (size_t i = 0; i < host_list.size(); i++) {
 192     model->get_maxmin_system()->expand(host_list[i]->pimpl_cpu->get_constraint(), get_variable(),
 193                                        (flops_amount == nullptr ? 0.0 : flops_amount[i]));
 194     if (flops_amount && flops_amount[i] > 0)
 195       bound = std::min(bound, host_list[i]->pimpl_cpu->get_speed(1.0) * host_list[i]->pimpl_cpu->get_speed_ratio() /
 196                                   flops_amount[i]);
 197   }
 198   if (bound < std::numeric_limits<double>::max())
 199     model->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), bound);
 200
 201   if (bytes_amount != nullptr) {
 202     for (size_t k = 0; k < host_list.size() * host_list.size(); k++) {
 203       if (bytes_amount[k] <= 0.0)
 204         continue;
 205       std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 206       hostList_[k / host_list.size()]->route_to(hostList_[k % host_list.size()], route, nullptr);
 207
 208       for (auto const& link : route)
 209         model->get_maxmin_system()->expand_add(link->get_constraint(), this->get_variable(), bytes_amount[k]);
 210     }
 211   }
 212
 213   if (link_nb + used_host_nb == 0) {
 214     this->set_cost(1.0);
 215     this->set_remains(0.0);
 216   }
 217 }
 218
 219 kernel::resource::Action* NetworkL07Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
 220 {
 221   std::vector<s4u::Host*> host_list = {src, dst};
 222   const auto* flops_amount          = new double[2]();
 223   auto* bytes_amount                = new double[4]();
 224
 225   bytes_amount[1] = size;
 226
 227   kernel::resource::Action* res = hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, bytes_amount, rate);
 228   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 229   return res;
 230 }
 231
 232 kernel::resource::Cpu* CpuL07Model::create_cpu(s4u::Host* host, const std::vector<double>& speed_per_pstate)
 233 {
 234   return (new CpuL07(host, speed_per_pstate))->set_model(this);
 235 }
 236
 237 kernel::resource::LinkImpl* NetworkL07Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths,
 238                                                          s4u::Link::SharingPolicy policy)
 239 {
 240   xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "Non WIFI link must have only 1 bandwidth.");
 241   return new LinkL07(name, bandwidths[0], policy, get_maxmin_system());
 242 }
 243
 244 /************
 245  * Resource *
 246  ************/
 247
 248 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::execution_start(double size)
 249 {
 250   std::vector<s4u::Host*> host_list = {get_iface()};
 251
 252   auto* flops_amount = new double[host_list.size()]();
 253   flops_amount[0] = size;
 254
 255   kernel::resource::CpuAction* res =
 256       static_cast<CpuL07Model*>(get_model())->hostModel_->execute_parallel(host_list, flops_amount, nullptr, -1);
 257   static_cast<L07Action*>(res)->free_arrays_ = true;
 258   return res;
 259 }
 260
 261 kernel::resource::CpuAction* CpuL07::sleep(double duration)
 262 {
 263   auto* action = static_cast<L07Action*>(execution_start(1.0));
 264   action->set_max_duration(duration);
 265   action->set_suspend_state(kernel::resource::Action::SuspendStates::SLEEPING);
 266   get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_penalty(action->get_variable(), 0.0);
 267
 268   return action;
 269 }
 270
 271 bool CpuL07::is_used() const
 272 {
 273   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 274 }
 275
 276 /** @brief take into account changes of speed (either load or max) */
 277 void CpuL07::on_speed_change()
 278 {
 279   const kernel::lmm::Variable* var;
 280   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 281
 282   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), speed_.peak * speed_.scale);
 283   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 284     const kernel::resource::Action* action = var->get_id();
 285
 286     get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(action->get_variable(), speed_.scale * speed_.peak);
 287   }
 288
 289   Cpu::on_speed_change();
 290 }
 291
 292 LinkL07::LinkL07(const std::string& name, double bandwidth, s4u::Link::SharingPolicy policy,
 293                  kernel::lmm::System* system)
 294     : LinkImpl(name)
 295 {
 296   this->set_constraint(system->constraint_new(this, bandwidth));
 297   bandwidth_.peak = bandwidth;
 298
 299   if (policy == s4u::Link::SharingPolicy::FATPIPE)
 300     get_constraint()->unshare();
 301 }
 302
 303 bool LinkL07::is_used() const
 304 {
 305   return get_model()->get_maxmin_system()->constraint_used(get_constraint());
 306 }
 307
 308 void CpuL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 309 {
 310   XBT_DEBUG("Updating cpu %s (%p) with value %g", get_cname(), this, value);
 311   if (triggered == speed_.event) {
 312     speed_.scale = value;
 313     on_speed_change();
 314     tmgr_trace_event_unref(&speed_.event);
 315
 316   } else if (triggered == state_event_) {
 317     if (value > 0) {
 318       if (not is_on()) {
 319         XBT_VERB("Restart actors on host %s", get_iface()->get_cname());
 320         get_iface()->turn_on();
 321       }
 322     } else
 323       get_iface()->turn_off();
 324     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 325
 326   } else {
 327     xbt_die("Unknown event!\n");
 328   }
 329 }
 330
 331 void LinkL07::apply_event(kernel::profile::Event* triggered, double value)
 332 {
 333   XBT_DEBUG("Updating link %s (%p) with value=%f", get_cname(), this, value);
 334   if (triggered == bandwidth_.event) {
 335     set_bandwidth(value);
 336     tmgr_trace_event_unref(&bandwidth_.event);
 337
 338   } else if (triggered == latency_.event) {
 339     set_latency(value);
 340     tmgr_trace_event_unref(&latency_.event);
 341
 342   } else if (triggered == state_event_) {
 343     if (value > 0)
 344       turn_on();
 345     else
 346       turn_off();
 347     tmgr_trace_event_unref(&state_event_);
 348
 349   } else {
 350     xbt_die("Unknown event ! \n");
 351   }
 352 }
 353
 354 void LinkL07::set_bandwidth(double value)
 355 {
 356   bandwidth_.peak = value;
 357   LinkImpl::on_bandwidth_change();
 358
 359   get_model()->get_maxmin_system()->update_constraint_bound(get_constraint(), bandwidth_.peak * bandwidth_.scale);
 360 }
 361
 362 kernel::resource::LinkImpl* LinkL07::set_latency(double value)
 363 {
 364   latency_check(value);
 365   const kernel::lmm::Variable* var;
 366   L07Action *action;
 367   const kernel::lmm::Element* elem = nullptr;
 368
 369   latency_.peak = value;
 370   while ((var = get_constraint()->get_variable(&elem))) {
 371     action = static_cast<L07Action*>(var->get_id());
 372     action->updateBound();
 373   }
 374   return this;
 375 }
 376 LinkL07::~LinkL07() = default;
 377
 378 /**********
 379  * Action *
 380  **********/
 381
 382 L07Action::~L07Action()
 383 {
 384   if (free_arrays_) {
 385     delete[] computationAmount_;
 386     delete[] communicationAmount_;
 387   }
 388 }
 389
 390 void L07Action::updateBound()
 391 {
 392   double lat_current = 0.0;
 393
 394   size_t host_count = hostList_.size();
 395
 396   if (communicationAmount_ != nullptr) {
 397     for (size_t i = 0; i < host_count; i++) {
 398       for (size_t j = 0; j < host_count; j++) {
 399         if (communicationAmount_[i * host_count + j] > 0) {
 400           double lat = 0.0;
 401           std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> route;
 402           hostList_.at(i)->route_to(hostList_.at(j), route, &lat);
 403
 404           lat_current = std::max(lat_current, lat * communicationAmount_[i * host_count + j]);
 405         }
 406       }
 407     }
 408   }
 409   double lat_bound = kernel::resource::NetworkModel::cfg_tcp_gamma / (2.0 * lat_current);
 410   XBT_DEBUG("action (%p) : lat_bound = %g", this, lat_bound);
 411   if ((latency_ <= 0.0) && is_running()) {
 412     if (rate_ < 0)
 413       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), lat_bound);
 414     else
 415       get_model()->get_maxmin_system()->update_variable_bound(get_variable(), std::min(rate_, lat_bound));
 416   }
 417 }
 418
 419 } // namespace surf
 420 } // namespace simgrid