src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.cpp

   1 /* Copyright (c) 2013-2018. 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 "src/plugins/vm/VirtualMachineImpl.hpp"
   7 #include "src/include/surf/surf.hpp"
   8 #include "src/simix/ActorImpl.hpp"
   9 #include "src/simix/smx_host_private.hpp"
  10 #include "xbt/asserts.h" // xbt_log_no_loc
  11
  12 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_vm, surf, "Logging specific to the SURF VM module");
  13
  14 simgrid::vm::VMModel* surf_vm_model = nullptr;
  15
  16 void surf_vm_model_init_HL13()
  17 {
  18   if (surf_cpu_model_vm != nullptr)
  19     surf_vm_model = new simgrid::vm::VMModel();
  20 }
  21
  22 namespace simgrid {
  23 namespace vm {
  24 /*************
  25  * Callbacks *
  26  *************/
  27 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_creation;
  28 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_destruction;
  29 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_state_change;
  30 /*********
  31  * Model *
  32  *********/
  33
  34 std::deque<s4u::VirtualMachine*> VirtualMachineImpl::allVms_;
  35
  36 /* In the real world, processes on the guest operating system will be somewhat degraded due to virtualization overhead.
  37  * The total CPU share these processes get is smaller than that of the VM process gets on a host operating system.
  38  * FIXME: add a configuration flag for this
  39  */
  40 const double virt_overhead = 1; // 0.95
  41
  42 static void hostStateChange(s4u::Host& host)
  43 {
  44   if (host.is_off()) { // just turned off.
  45     std::vector<s4u::VirtualMachine*> trash;
  46     /* Find all VMs living on that host */
  47     for (s4u::VirtualMachine* const& vm : VirtualMachineImpl::allVms_)
  48       if (vm->get_pm() == &host)
  49         trash.push_back(vm);
  50     for (s4u::VirtualMachine* vm : trash)
  51       vm->shutdown();
  52   }
  53 }
  54
  55 VMModel::VMModel()
  56 {
  57   all_existing_models.push_back(this);
  58   s4u::Host::on_state_change.connect(hostStateChange);
  59 }
  60
  61 double VMModel::next_occuring_event(double now)
  62 {
  63   /* TODO: update action's cost with the total cost of processes on the VM. */
  64
  65   /* 1. Now we know how many resource should be assigned to each virtual
  66    * machine. We update constraints of the virtual machine layer.
  67    *
  68    * If we have two virtual machine (VM1 and VM2) on a physical machine (PM1).
  69    *     X1 + X2 = C       (Equation 1)
  70    * where
  71    *    the resource share of VM1: X1
  72    *    the resource share of VM2: X2
  73    *    the capacity of PM1: C
  74    *
  75    * Then, if we have two process (P1 and P2) on VM1.
  76    *     X1_1 + X1_2 = X1  (Equation 2)
  77    * where
  78    *    the resource share of P1: X1_1
  79    *    the resource share of P2: X1_2
  80    *    the capacity of VM1: X1
  81    *
  82    * Equation 1 was solved in the physical machine layer.
  83    * Equation 2 is solved in the virtual machine layer (here).
  84    * X1 must be passed to the virtual machine layer as a constraint value.
  85    **/
  86
  87   /* iterate for all virtual machines */
  88   for (s4u::VirtualMachine* const& ws_vm : VirtualMachineImpl::allVms_) {
  89     surf::Cpu* cpu = ws_vm->pimpl_cpu;
  90
  91     double solved_value =
  92         ws_vm->get_impl()->action_->get_variable()->get_value(); // this is X1 in comment above, what
  93                                                                  // this VM got in the sharing on the PM
  94     XBT_DEBUG("assign %f to vm %s @ pm %s", solved_value, ws_vm->get_cname(), ws_vm->get_pm()->get_cname());
  95
  96     xbt_assert(cpu->get_model() == surf_cpu_model_vm);
  97     kernel::lmm::System* vcpu_system = cpu->get_model()->get_maxmin_system();
  98     vcpu_system->update_constraint_bound(cpu->get_constraint(), virt_overhead * solved_value);
  99   }
 100
 101   /* 2. Calculate resource share at the virtual machine layer. */
 102   ignore_empty_vm_in_pm_LMM();
 103
 104   /* 3. Ready. Get the next occurring event */
 105   return surf_cpu_model_vm->next_occuring_event(now);
 106 }
 107
 108 /************
 109  * Resource *
 110  ************/
 111
 112 VirtualMachineImpl::VirtualMachineImpl(simgrid::s4u::VirtualMachine* piface, simgrid::s4u::Host* host_PM,
 113                                        int core_amount, size_t ramsize)
 114     : HostImpl(piface), physical_host_(host_PM), core_amount_(core_amount), ramsize_(ramsize)
 115 {
 116   /* Register this VM to the list of all VMs */
 117   allVms_.push_back(piface);
 118
 119   /* We create cpu_action corresponding to a VM process on the host operating system. */
 120   /* TODO: we have to periodically input GUESTOS_NOISE to the system? how ? */
 121   action_ = host_PM->pimpl_cpu->execution_start(0, core_amount);
 122
 123   XBT_VERB("Create VM(%s)@PM(%s)", piface->get_cname(), physical_host_->get_cname());
 124   on_creation(this);
 125 }
 126
 127 /** @brief A physical host does not disappear in the current SimGrid code, but a VM may disappear during a simulation */
 128 VirtualMachineImpl::~VirtualMachineImpl()
 129 {
 130   on_destruction(this);
 131   /* I was already removed from the allVms set if the VM was destroyed cleanly */
 132   auto iter = find(allVms_.begin(), allVms_.end(), piface_);
 133   if (iter != allVms_.end())
 134     allVms_.erase(iter);
 135
 136   /* Free the cpu_action of the VM. */
 137   XBT_ATTRIB_UNUSED bool ret = action_->unref();
 138   xbt_assert(ret, "Bug: some resource still remains");
 139 }
 140
 141 void VirtualMachineImpl::suspend(smx_actor_t issuer)
 142 {
 143   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::RUNNING)
 144     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM %s: it is not running.", piface_->get_cname());
 145   if (issuer->host_ == piface_)
 146     THROWF(vm_error, 0, "Actor %s cannot suspend the VM %s in which it runs", issuer->get_cname(),
 147            piface_->get_cname());
 148
 149   XBT_DEBUG("suspend VM(%s), where %zu processes exist", piface_->get_cname(), process_list_.size());
 150
 151   action_->suspend();
 152
 153   for (auto& smx_process : process_list_) {
 154     XBT_DEBUG("suspend %s", smx_process.get_cname());
 155     smx_process.suspend(issuer);
 156   }
 157
 158   XBT_DEBUG("suspend all processes on the VM done done");
 159
 160   vm_state_ = s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED;
 161 }
 162
 163 void VirtualMachineImpl::resume()
 164 {
 165   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED)
 166     THROWF(vm_error, 0, "Cannot resume VM %s: it was not suspended", piface_->get_cname());
 167
 168   XBT_DEBUG("Resume VM %s, containing %zu processes.", piface_->get_cname(), process_list_.size());
 169
 170   action_->resume();
 171
 172   for (auto& smx_process : process_list_) {
 173     XBT_DEBUG("resume %s", smx_process.get_cname());
 174     smx_process.resume();
 175   }
 176
 177   vm_state_ = s4u::VirtualMachine::state::RUNNING;
 178 }
 179
 180 /** @brief Power off a VM.
 181  *
 182  * All hosted processes will be killed, but the VM state is preserved on memory.
 183  * It can later be restarted.
 184  *
 185  * @param issuer the actor requesting the shutdown
 186  */
 187 void VirtualMachineImpl::shutdown(smx_actor_t issuer)
 188 {
 189   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::RUNNING) {
 190     const char* stateName = "(unknown state)";
 191     switch (get_state()) {
 192       case s4u::VirtualMachine::state::CREATED:
 193         stateName = "created, but not yet started";
 194         break;
 195       case s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED:
 196         stateName = "suspended";
 197         break;
 198       case s4u::VirtualMachine::state::DESTROYED:
 199         stateName = "destroyed";
 200         break;
 201       default: /* SURF_VM_STATE_RUNNING or unexpected values */
 202         THROW_IMPOSSIBLE;
 203         break;
 204     }
 205     XBT_VERB("Shutting down the VM %s even if it's not running but %s", piface_->get_cname(), stateName);
 206   }
 207
 208   XBT_DEBUG("shutdown VM %s, that contains %zu processes", piface_->get_cname(), process_list_.size());
 209
 210   for (auto& smx_process : process_list_) {
 211     XBT_DEBUG("kill %s@%s on behalf of %s which shutdown that VM.", smx_process.get_cname(),
 212               smx_process.host_->get_cname(), issuer->get_cname());
 213     SIMIX_process_kill(&smx_process, issuer);
 214   }
 215
 216   set_state(s4u::VirtualMachine::state::DESTROYED);
 217
 218   /* FIXME: we may have to do something at the surf layer, e.g., vcpu action */
 219 }
 220
 221 /** @brief Change the physical host on which the given VM is running
 222  *
 223  * This is an instantaneous migration.
 224  */
 225 void VirtualMachineImpl::set_physical_host(s4u::Host* destination)
 226 {
 227   const char* vm_name     = piface_->get_cname();
 228   const char* pm_name_src = physical_host_->get_cname();
 229   const char* pm_name_dst = destination->get_cname();
 230
 231   /* update net_elm with that of the destination physical host */
 232   piface_->pimpl_netpoint = destination->pimpl_netpoint;
 233
 234   physical_host_ = destination;
 235
 236   /* Update vcpu's action for the new pm */
 237   /* create a cpu action bound to the pm model at the destination. */
 238   surf::CpuAction* new_cpu_action =
 239       static_cast<surf::CpuAction*>(destination->pimpl_cpu->execution_start(0, this->core_amount_));
 240
 241   if (action_->get_remains_no_update() > 0)
 242     XBT_CRITICAL("FIXME: need copy the state(?), %f", action_->get_remains_no_update());
 243
 244   /* keep the bound value of the cpu action of the VM. */
 245   double old_bound = action_->get_bound();
 246   if (old_bound > 0) {
 247     XBT_DEBUG("migrate VM(%s): set bound (%f) at %s", vm_name, old_bound, pm_name_dst);
 248     new_cpu_action->set_bound(old_bound);
 249   }
 250
 251   XBT_ATTRIB_UNUSED bool ret = action_->unref();
 252   xbt_assert(ret, "Bug: some resource still remains");
 253
 254   action_ = new_cpu_action;
 255
 256   XBT_DEBUG("migrate VM(%s): change PM (%s to %s)", vm_name, pm_name_src, pm_name_dst);
 257 }
 258
 259 void VirtualMachineImpl::set_bound(double bound)
 260 {
 261   action_->set_bound(bound);
 262 }
 263
 264 }
 265 }