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Update copyright lines for 2023.
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / NetZone.hpp
index 3ec8c84..63a1c23 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-/* Copyright (c) 2016-2020. The SimGrid Team. All rights reserved.               */
+/* Copyright (c) 2016-2023. The SimGrid Team. All rights reserved.               */
 
 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
@@ -7,10 +7,14 @@
 #define SIMGRID_S4U_NETZONE_HPP
 
 #include <simgrid/forward.h>
+#include <simgrid/s4u/Link.hpp>
+#include <xbt/graph.h>
 #include <xbt/signal.hpp>
 
+#include <map>
 #include <string>
 #include <unordered_map>
+#include <unordered_set>
 #include <utility>
 #include <vector>
 
@@ -24,9 +28,13 @@ namespace s4u {
  * s4u::Engine).
  */
 class XBT_PUBLIC NetZone {
-protected:
+#ifndef DOXYGEN
   friend kernel::routing::NetZoneImpl;
+#endif
+
+  kernel::routing::NetZoneImpl* const pimpl_;
 
+protected:
   explicit NetZone(kernel::routing::NetZoneImpl* impl) : pimpl_(impl) {}
 
 public:
@@ -35,42 +43,291 @@ public:
   /** @brief Retrieves the name of that netzone as a C string */
   const char* get_cname() const;
 
-  NetZone* get_father();
+  NetZone* get_parent() const;
+  NetZone* set_parent(const NetZone* parent);
+  std::vector<NetZone*> get_children() const;
 
   std::vector<Host*> get_all_hosts() const;
-  int get_host_count();
+  size_t get_host_count() const;
 
   kernel::routing::NetZoneImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
 
-private:
-  kernel::routing::NetZoneImpl* const pimpl_;
-
-public:
   /** Get the properties assigned to a netzone */
   const std::unordered_map<std::string, std::string>* get_properties() const;
   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
   const char* get_property(const std::string& key) const;
   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
+  /** @brief Get the netpoint associated to this netzone */
+  kernel::routing::NetPoint* get_netpoint();
 
-  std::vector<NetZone*> get_children() const;
+  void extract_xbt_graph(const s_xbt_graph_t* graph, std::map<std::string, xbt_node_t, std::less<>>* nodes,
+                         std::map<std::string, xbt_edge_t, std::less<>>* edges);
 
   /* Add content to the netzone, at parsing time. It should be sealed afterward. */
-  int add_component(kernel::routing::NetPoint* elm); /* A host, a router or a netzone, whatever */
+  unsigned long add_component(kernel::routing::NetPoint* elm); /* A host, a router or a netzone, whatever */
+
+  /**
+   * @brief Add a route between 2 netpoints
+   *
+   * Create a route:
+   * - route between 2 hosts/routers in same netzone, no gateway is needed
+   * - route between 2 netzones, connecting 2 gateways.
+   *
+   * @param src Source netzone's netpoint
+   * @param dst Destination netzone' netpoint
+   * @param gw_src Netpoint of the gateway in the source netzone
+   * @param gw_dst Netpoint of the gateway in the destination netzone
+   * @param link_list List of links and their direction used in this communication
+   * @param symmetrical Bi-directional communication
+   */
   void add_route(kernel::routing::NetPoint* src, kernel::routing::NetPoint* dst, kernel::routing::NetPoint* gw_src,
-                 kernel::routing::NetPoint* gw_dst, std::vector<kernel::resource::LinkImpl*>& link_list,
-                 bool symmetrical);
+                 kernel::routing::NetPoint* gw_dst, const std::vector<LinkInRoute>& link_list, bool symmetrical = true);
+
   void add_bypass_route(kernel::routing::NetPoint* src, kernel::routing::NetPoint* dst,
                         kernel::routing::NetPoint* gw_src, kernel::routing::NetPoint* gw_dst,
-                        std::vector<kernel::resource::LinkImpl*>& link_list, bool symmetrical);
+                        const std::vector<LinkInRoute>& link_list);
 
-  /*** Called on each newly created regular route (not on bypass routes) */
-  static xbt::signal<void(bool symmetrical, kernel::routing::NetPoint* src, kernel::routing::NetPoint* dst,
-                          kernel::routing::NetPoint* gw_src, kernel::routing::NetPoint* gw_dst,
-                          std::vector<kernel::resource::LinkImpl*> const& link_list)>
-      on_route_creation;
+private:
+#ifndef DOXYGEN
   static xbt::signal<void(NetZone const&)> on_creation;
   static xbt::signal<void(NetZone const&)> on_seal;
+#endif
+
+public:
+  static void on_creation_cb(const std::function<void(NetZone const&)>& cb) { on_creation.connect(cb); }
+  static void on_seal_cb(const std::function<void(NetZone const&)>& cb) { on_seal.connect(cb); }
+
+  /**
+   * @brief Create a host
+   *
+   * @param name Host name
+   * @param speed_per_pstate Vector of CPU's speeds
+   */
+  s4u::Host* create_host(const std::string& name, const std::vector<double>& speed_per_pstate);
+  s4u::Host* create_host(const std::string& name, double speed);
+  /**
+   * @brief Create a Host (string version)
+   *
+   * @throw std::invalid_argument if speed format is incorrect.
+   */
+  s4u::Host* create_host(const std::string& name, const std::vector<std::string>& speed_per_pstate);
+  s4u::Host* create_host(const std::string& name, const std::string& speed);
+
+  /**
+   * @brief Create a link
+   *
+   * @param name Link name
+   * @param bandwidths Link's speed (vector for wifi links)
+   * @throw std::invalid_argument if bandwidth format is incorrect.
+   */
+  s4u::Link* create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths);
+  s4u::Link* create_link(const std::string& name, double bandwidth);
+
+  /** @brief Create a link (string version) */
+  s4u::Link* create_link(const std::string& name, const std::vector<std::string>& bandwidths);
+  s4u::Link* create_link(const std::string& name, const std::string& bandwidth);
+
+  /**
+   * @brief Create a split-duplex link
+   *
+   * In SimGrid, split-duplex links are a composition of 2 regular (shared) links (up/down).
+   *
+   * This function eases its utilization by creating the 2 links for you. We append a suffix
+   * "_UP" and "_DOWN" to your link name to identify each of them.
+   *
+   * Both up/down links have exactly the same bandwidth
+   *
+   * @param name Name of the link
+   * @param bandwidth Speed
+   */
+  s4u::SplitDuplexLink* create_split_duplex_link(const std::string& name, const std::string& bandwidth);
+  s4u::SplitDuplexLink* create_split_duplex_link(const std::string& name, double bandwidth);
+
+  kernel::resource::NetworkModel* get_network_model() const;
+
+  /**
+   * @brief Make a router within that NetZone
+   *
+   * @param name Router name
+   */
+  kernel::routing::NetPoint* create_router(const std::string& name);
+
+  /** @brief Seal this netzone configuration */
+  NetZone* seal();
+
+  void
+  set_latency_factor_cb(std::function<double(double size, const s4u::Host* src, const s4u::Host* dst,
+                                             const std::vector<s4u::Link*>& /*links*/,
+                                             const std::unordered_set<s4u::NetZone*>& /*netzones*/)> const& cb) const;
+  void
+  set_bandwidth_factor_cb(std::function<double(double size, const s4u::Host* src, const s4u::Host* dst,
+                                               const std::vector<s4u::Link*>& /*links*/,
+                                               const std::unordered_set<s4u::NetZone*>& /*netzones*/)> const& cb) const;
+};
+
+// External constructors so that the types (and the types of their content) remain hidden
+XBT_PUBLIC NetZone* create_full_zone(const std::string& name);
+XBT_PUBLIC NetZone* create_star_zone(const std::string& name);
+XBT_PUBLIC NetZone* create_dijkstra_zone(const std::string& name, bool cache);
+XBT_PUBLIC NetZone* create_empty_zone(const std::string& name);
+XBT_PUBLIC NetZone* create_floyd_zone(const std::string& name);
+XBT_PUBLIC NetZone* create_vivaldi_zone(const std::string& name);
+XBT_PUBLIC NetZone* create_wifi_zone(const std::string& name);
+
+// Extra data structure for complex constructors
+
+/** @brief Aggregates the callbacks used to build clusters netzones (Torus/Dragronfly/Fat-Tree) */
+struct ClusterCallbacks {
+  /**
+   * @brief Callback used to set the netpoint and gateway located at some leaf of clusters (Torus, FatTree, etc)
+   *
+   * The netpoint can be either a host, router or another netzone.
+   * Gateway must be non-null if netpoint is a netzone
+   *
+   * @param zone: The newly create zone, needed for creating new resources (hosts, links)
+   * @param coord: the coordinates of the element
+   * @param id: Internal identifier of the element
+   * @return pair<NetPoint*, NetPoint*>: returns a pair of netpoint and gateway.
+   */
+  using ClusterNetPointCb = std::pair<kernel::routing::NetPoint*, kernel::routing::NetPoint*>(
+      NetZone* zone, const std::vector<unsigned long>& coord, unsigned long id);
+  /**
+   * @brief Callback used to set the links for some leaf of the cluster (Torus, FatTree, etc)
+   *
+   * The coord parameter depends on the cluster being created:
+   * - Torus: Direct translation of the Torus' dimensions, e.g. (0, 0, 0) for a 3-D Torus
+   * - Fat-Tree: A pair (level in the tree, id), e.g. (0, 0): first leaf and (1,0): first switch at level 1.
+   * - Dragonfly: a tuple (group, chassis, blades/routers, nodes), e.g. (0, 0, 0, 0) for first node in the cluster.
+   * Important: To identify the router inside a "group, chassis, blade", we use MAX_UINT in the last parameter (e.g. 0,
+   * 0, 0, 4294967295).
+   *
+   * @param zone: The newly create zone, needed for creating new resources (hosts, links)
+   * @param coord: the coordinates of the element
+   * @param id: Internal identifier of the element
+   * @return Pointer to the Link
+   */
+  using ClusterLinkCb = Link*(NetZone* zone, const std::vector<unsigned long>& coord, unsigned long id);
+
+  std::function<ClusterNetPointCb> netpoint;
+  std::function<ClusterLinkCb> loopback = {};
+  std::function<ClusterLinkCb> limiter  = {};
+  explicit ClusterCallbacks(const std::function<ClusterNetPointCb>& set_netpoint)
+      : netpoint(set_netpoint){/*nothing to do */};
+  ClusterCallbacks(const std::function<ClusterNetPointCb>& set_netpoint,
+                   const std::function<ClusterLinkCb>& set_loopback, const std::function<ClusterLinkCb>& set_limiter)
+      : netpoint(set_netpoint), loopback(set_loopback), limiter(set_limiter){/*nothing to do */};
 };
+/**
+ * @brief Create a torus zone
+ *
+ * Torus clusters are characterized by:
+ * - dimensions, eg. {3,3,3} creates a torus with X = 3 elements, Y = 3 and Z = 3. In total, this cluster have 27
+ * elements
+ * - inter-node communication: (bandwidth, latency, sharing_policy) the elements are connected through regular links
+ * with these characteristics
+ * More details in: <a href="https://simgrid.org/doc/latest/Platform_examples.html?highlight=torus#torus-cluster">Torus
+ * Cluster</a>
+ *
+ * Moreover, this method accepts 3 callbacks to populate the cluster: set_netpoint, set_loopback and set_limiter .
+ *
+ * Note that the all elements in a Torus cluster must have (or not) the same elements (loopback and limiter)
+ *
+ * @param name NetZone's name
+ * @param parent Pointer to parent's netzone (nullptr if root netzone). Needed to be able to create the resources inside
+ * the netzone
+ * @param dimensions List of positive integers (> 0) which determines the torus' dimensions
+ * @param set_callbacks Callbacks to set properties from cluster elements (netpoint, loopback and limiter)
+ * @param bandwidth Characteristics of the inter-nodes link
+ * @param latency Characteristics of the inter-nodes link
+ * @param sharing_policy Characteristics of the inter-nodes link
+ * @return Pointer to new netzone
+ */
+XBT_PUBLIC NetZone* create_torus_zone(const std::string& name, const NetZone* parent,
+                                      const std::vector<unsigned long>& dimensions,
+                                      const ClusterCallbacks& set_callbacks, double bandwidth, double latency,
+                                      Link::SharingPolicy sharing_policy);
+
+/** @brief Aggregates the parameters necessary to build a Fat-tree zone */
+struct XBT_PUBLIC FatTreeParams {
+  unsigned int levels;
+  std::vector<unsigned int> down;
+  std::vector<unsigned int> up;
+  std::vector<unsigned int> number;
+  FatTreeParams(unsigned int n_levels, const std::vector<unsigned int>& down_links,
+                const std::vector<unsigned int>& up_links, const std::vector<unsigned int>& links_number);
+};
+/**
+ * @brief Create a Fat-Tree zone
+ *
+ * Fat-Tree clusters are characterized by:
+ * - levels: number of levels in the cluster, e.g. 2 (the final tree will have n+1 levels)
+ * - downlinks: for each level, how many connections between elements below them, e.g. 2, 3: level 1 nodes are connected
+ * to 2 nodes in level 2, which are connected to 3 nodes below. Determines the number total of leaves in the tree.
+ * - uplinks: for each level, how nodes are connected, e.g. 1, 2
+ * - link count: for each level, number of links connecting the nodes, e.g. 1, 1
+ *
+ * The best way to understand it is looking to the doc available in: <a
+ * href="https://simgrid.org/doc/latest/Platform_examples.html#fat-tree-cluster">Fat Tree Cluster</a>
+ *
+ * Moreover, this method accepts 3 callbacks to populate the cluster: set_netpoint, set_loopback and set_limiter .
+ *
+ * Note that the all elements in a Fat-Tree cluster must have (or not) the same elements (loopback and limiter)
+ *
+ * @param name NetZone's name
+ * @param parent Pointer to parent's netzone (nullptr if root netzone). Needed to be able to create the resources inside
+ * the netzone
+ * @param parameters Characteristics of this Fat-Tree
+ * @param set_callbacks Callbacks to set properties from cluster elements (netpoint, loopback and limiter)
+ * @param bandwidth Characteristics of the inter-nodes link
+ * @param latency Characteristics of the inter-nodes link
+ * @param sharing_policy Characteristics of the inter-nodes link
+ * @return Pointer to new netzone
+ */
+XBT_PUBLIC NetZone* create_fatTree_zone(const std::string& name, const NetZone* parent, const FatTreeParams& parameters,
+                                        const ClusterCallbacks& set_callbacks, double bandwidth, double latency,
+                                        Link::SharingPolicy sharing_policy);
+
+/** @brief Aggregates the parameters necessary to build a Dragonfly zone */
+struct XBT_PUBLIC DragonflyParams {
+  std::pair<unsigned int, unsigned int> groups;
+  std::pair<unsigned int, unsigned int> chassis;
+  std::pair<unsigned int, unsigned int> routers;
+  unsigned int nodes;
+  DragonflyParams(const std::pair<unsigned int, unsigned int>& groups,
+                  const std::pair<unsigned int, unsigned int>& chassis,
+                  const std::pair<unsigned int, unsigned int>& routers, unsigned int nodes);
+};
+/**
+ * @brief Create a Dragonfly zone
+ *
+ * Dragonfly clusters are characterized by:
+ * - groups: number of groups and links between each group, e.g. 2,2.
+ * - chassis: number of chassis in each group and the number of links used to connect the chassis, e.g. 2,3
+ * - routers: number of routers in each chassis and their links, e.g. 3,1
+ * - nodes: number of nodes connected to each router using a single link, e.g. 2
+ *
+ * In total, the cluster will have groups * chassis * routers * nodes elements/leaves.
+ *
+ * The best way to understand it is looking to the doc available in: <a
+ * href="https://simgrid.org/doc/latest/Platform_examples.html#dragonfly-cluster">Dragonfly Cluster</a>
+ *
+ * Moreover, this method accepts 3 callbacks to populate the cluster: set_netpoint, set_loopback and set_limiter .
+ *
+ * Note that the all elements in a Dragonfly cluster must have (or not) the same elements (loopback and limiter)
+ *
+ * @param name NetZone's name
+ * @param parent Pointer to parent's netzone (nullptr if root netzone). Needed to be able to create the resources inside
+ * the netzone
+ * @param parameters Characteristics of this Dragonfly
+ * @param set_callbacks Callbacks to set properties from cluster elements (netpoint, loopback and limiter)
+ * @param bandwidth Characteristics of the inter-nodes link
+ * @param latency Characteristics of the inter-nodes link
+ * @param sharing_policy Characteristics of the inter-nodes link
+ * @return Pointer to new netzone
+ */
+XBT_PUBLIC NetZone* create_dragonfly_zone(const std::string& name, const NetZone* parent,
+                                          const DragonflyParams& parameters, const ClusterCallbacks& set_callbacks,
+                                          double bandwidth, double latency, Link::SharingPolicy sharing_policy);
 
 } // namespace s4u
 } // namespace simgrid