Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Sigma step working.
[simgrid.git] / src / surf / lagrange.c
index c6ad3d8..8adc5c6 100644 (file)
 #include <math.h>
 #endif
 
+#define LAMBDA_STEP 0.01
+
 
 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_lagrange, surf,
                                "Logging specific to SURF (lagrange)");
 
+XBT_LOG_NEW_SUBCATEGORY(surf_writelambda, surf,
+                               "Generates the lambda.in file. WARNING: the size of this file might be a few GBs.");
+
+void lagrange_solve(lmm_system_t sys);
+
 void lagrange_solve(lmm_system_t sys)
 {
-
   /*
    * Lagrange Variables.
    */
-  double epsilon_min_error = 1e-6;
+  int max_iterations= 1000000;
+  double epsilon_min_error = 0.00001;
   double overall_error = 1;
-  double sigma_step = 0.5e-3;
-  double capacity_error, bound_error;
-  double sum_capacity = 0;
-  double sum_bound = 0;
-  
+  double sigma_step = LAMBDA_STEP;
+  //double capacity_error=0, bound_error=0;
+  int watch_out = 0;
 
   /*
    * Variables to manipulate the data structure proposed to model the maxmin
    * fairness. See docummentation for more details.
    */
-  lmm_element_t elem = NULL;
+  xbt_swag_t elem_list = NULL;
+  //lmm_element_t elem = NULL;
+  lmm_element_t elem1 = NULL;
+
+
   xbt_swag_t cnst_list = NULL;
+  //lmm_constraint_t cnst = NULL;
   lmm_constraint_t cnst1 = NULL;
-  lmm_constraint_t cnst2 = NULL;
+  //lmm_constraint_t cnst2 = NULL;
+
+
   xbt_swag_t var_list = NULL;
-  xbt_swag_t elem_list = NULL;
+  //lmm_variable_t var = NULL;
   lmm_variable_t var1 = NULL;
   lmm_variable_t var2 = NULL;
 
-
   /*
    * Auxiliar variables.
    */
   int iteration=0;
-  int max_iterations=100000;
   double mu_partial=0;
   double lambda_partial=0;
+  double tmp=0;
+  int i,j;
+  FILE *gnuplot_file=NULL;
+  //char print_buf[1024];
+  //char *trace_buf=xbt_malloc0(sizeof(char));
+  //double sum;
+
+
+  DEBUG0("Iterative method configuration snapshot =====>");
+  DEBUG1("#### Maximum number of iterations : %d", max_iterations);
+  DEBUG1("#### Minimum error tolerated      : %e", epsilon_min_error);
+  DEBUG1("#### Step                         : %e", sigma_step);
 
 
   if ( !(sys->modified))
     return;
-  
+
   /* 
    * Initialize the var list variable with only the active variables. 
-   * Associate an index in the swag variables and compute the sum
-   * of all round trip time constraints. May change depending on the 
-   * function f(x).
+   * Associate an index in the swag variables. Initialize mu.
    */
-  var_list = &(sys->active_variable_set);
+  var_list = &(sys->variable_set);
   i=0;
   xbt_swag_foreach(var1, var_list) {
-    if(var1->weight != 0.0){
-      i++;
-      sum_bound += var1->bound;
+    if((var1->bound > 0.0) || (var1->weight <= 0.0)){
+      DEBUG1("#### NOTE var1(%d) is a boundless variable", i);
+      var1->mu = -1.0;
+    } else{ 
+      var1->mu = 1.0;
+      var1->new_mu = 2.0;
     }
+    DEBUG2("#### var1(%d)->mu:  %e", i, var1->mu);
+    DEBUG2("#### var1(%d)->weight: %e", i, var1->weight);
+    i++;
   }
 
   /* 
-   * Compute the sum of all capacities constraints. May change depending
-   * on the function f(x).
+   * Initialize lambda.
    */
   cnst_list=&(sys->active_constraint_set); 
   xbt_swag_foreach(cnst1, cnst_list) {
-     sum_capacity += cnst1->value;
+    cnst1->lambda = 1.0;
+    cnst1->new_lambda = 2.0;
+    DEBUG2("#### cnst1(%p)->lambda:  %e", cnst1, cnst1->lambda);
+  }
+
+  if(XBT_LOG_ISENABLED(surf_writelambda, xbt_log_priority_debug)) {
+    gnuplot_file = fopen("lambda.in", "w");
+    fprintf(gnuplot_file, "# iteration    lambda1  lambda2 lambda3 ... lambdaP\n");
   }
 
   
@@ -93,53 +125,205 @@ void lagrange_solve(lmm_system_t sys)
    * While doesn't reach a minimun error or a number maximum of iterations.
    */
   while(overall_error > epsilon_min_error && iteration < max_iterations){
-
     iteration++;
-
-    
-    
     /*                        d Dual
      * Compute the value of ----------- (\lambda^k, \mu^k) this portion
      *                       d \mu_i^k
      * of code depends on function f(x).
      */
-    bound_error = 0;
+    var_list = &(sys->variable_set);
     xbt_swag_foreach(var1, var_list) {
-      
       mu_partial = 0;
-      
-      //for each link elem1 that uses flow of variable var1 do
-      //mu_partial += elem1->weight + var1->bound; 
-
-      mu_partial = - (1 / mu_partial) + sum_bound;
+      if((var1->bound > 0) || (var1->weight <=0) ){
+       //for each link with capacity cnsts[i] that uses flow of variable var1 do
+       for(i=0; i<var1->cnsts_number; i++)
+         mu_partial += (var1->cnsts[i].constraint)->lambda;
+       
+        mu_partial = -1.0 / mu_partial + var1->bound;
+       var1->new_mu = var1->mu - sigma_step * mu_partial; 
 
-      var1->bound = var1->bound + sigma_step * mu_partial;
+       if(var1->new_mu < 0){
+         var1->new_mu = 0;
+       }
+      }
     }
 
-    
-    
-    /*
-     * Verify for each capacity constraint (lambda) the error associated. 
+
+    /*                         d Dual
+     * Compute the value of ------------- (\lambda^k, \mu^k) this portion
+     *                      d \lambda_i^k
+     * of code depends on function f(x).
      */
+    j=0;
+    if(XBT_LOG_ISENABLED(surf_writelambda, xbt_log_priority_debug)) {
+      fprintf(gnuplot_file, "\n%d",iteration);
+    }
     xbt_swag_foreach(cnst1, cnst_list) {
-      cnst2 = xbt_swag_getNext(cnst1,(var_list)->offset);
-      if(cnst2 != NULL){
-        capacity_error += fabs(cnst1->value - cnsts2->value);
+      j++;
+
+      lambda_partial = 0;
+      
+      elem_list = &(cnst1->element_set);
+      watch_out=0;
+      xbt_swag_foreach(elem1, elem_list) {
+   
+       var2 = elem1->variable;
+       
+       if(var2->weight<=0) continue;
+
+       tmp = 0;
+
+       for(i=0; i<var2->cnsts_number; i++){
+         tmp += (var2->cnsts[i].constraint)->lambda;
+       }
+       if(var2->bound > 0)
+         tmp += var2->mu;
+
+       
+       if(tmp==0) break;
+
+       if (tmp==cnst1->lambda)
+         watch_out=1;
+       lambda_partial += (-1.0 / tmp);
       }
+
+      if(tmp == 0) 
+       cnst1->new_lambda = LAMBDA_STEP;
+      else {
+       lambda_partial += cnst1->bound;
+       if(watch_out && (lambda_partial>0)) {
+         /* INFO6("Watch Out (%d) %p! lambda_partial: %e; lambda : %e ; (%e %e) \n",iteration, cnst1,  */
+         /*            lambda_partial, cnst1->lambda, cnst1->lambda / 2, */
+         /*            cnst1->lambda - sigma_step * lambda_partial); */
+
+         if(cnst1->lambda < 0) WARN2("Value of cnst1->lambda(%p) = %e < 0", cnst1, cnst1->lambda);
+         if((cnst1->lambda - sigma_step * lambda_partial) < 0) WARN1("Value of lambda_new = %e < 0", (cnst1->lambda - sigma_step * lambda_partial));
+
+         if(cnst1->lambda - sigma_step * lambda_partial < cnst1->lambda / 2)
+           cnst1->new_lambda = cnst1->lambda / 2;
+         else
+           cnst1->new_lambda = cnst1->lambda - sigma_step * lambda_partial;
+       } else
+         cnst1->new_lambda = cnst1->lambda - sigma_step * lambda_partial;
+       if(cnst1->new_lambda < 0){
+         cnst1->new_lambda = 0;
+       }
+      }
+
+      if(XBT_LOG_ISENABLED(surf_writelambda, xbt_log_priority_debug)) {
+       fprintf(gnuplot_file, "  %e", cnst1->lambda);
+      }
+
     }
 
+
     /*
-     * Verify for each variable the error of round trip time constraint (mu).
+     * Now computes the values of each variable (\rho) based on
+     * the values of \lambda and \mu.
      */
-    bound_error = 0;
+    overall_error=0;
     xbt_swag_foreach(var1, var_list) {
-      var2 = xbt_swag_getNext(var1,(var_list)->offset);
-      if(var2 != NULL){
-       bound_error += fabs( var2->weight - var1->weight);
+      if(var1->weight <=0) 
+       var1->value = 0.0;
+      else {
+       tmp = 0;
+       for(i=0; i<var1->cnsts_number; i++){
+         tmp += (var1->cnsts[i].constraint)->lambda;
+         if(var1->bound > 0) 
+           tmp+=var1->mu;
+       }
+       
+       //computes de overall_error
+       if(overall_error < fabs(var1->value - 1.0/tmp)){
+         overall_error = fabs(var1->value - 1.0/tmp);
+       }
+
+       var1->value = 1.0 / tmp;
       }
+      
+    }
+
+
+    /* Updating lambda's and mu's */  
+    xbt_swag_foreach(var1, var_list)
+      if(!((var1->bound > 0.0) || (var1->weight <= 0.0)))
+       var1->mu = var1->new_mu;
+    
+    
+    xbt_swag_foreach(cnst1, cnst_list)
+      cnst1->lambda = cnst1->new_lambda;
+  }
+
+
+
+
+  //verify the KKT property
+  xbt_swag_foreach(cnst1, cnst_list){
+    tmp = 0;
+    elem_list = &(cnst1->element_set);
+    xbt_swag_foreach(elem1, elem_list) {
+      var1 = elem1->variable;
+      if(var1->weight<=0) continue;
+      tmp += var1->value;
+    }
+
+    tmp = tmp - cnst1->bound;
+
+    if(tmp != 0 ||  cnst1->lambda != 0){
+      WARN4("The link %s(%p) doesn't match the KKT property, value expected (=0) got (lambda=%e) (sum_rho=%e)", (char *)cnst1->id, cnst1, cnst1->lambda, tmp);
+    }
+    
+  }
+
+    
+  xbt_swag_foreach(var1, var_list){
+    if(var1->bound <= 0 || var1->weight <= 0) continue;
+    tmp = 0;
+    tmp = (var1->value - var1->bound);
+
+    
+    if(tmp != 0 ||  var1->mu != 0){
+      WARN4("The flow %s(%p) doesn't match the KKT property, value expected (=0) got (lambda=%e) (sum_rho=%e)", (char *)var1->id, var1, var1->mu, tmp);
     }
 
-    overall_error = capacity_error + bound_error;
   }
 
+
+
+
+  if(overall_error <= epsilon_min_error){
+    DEBUG1("The method converge in %d iterations.", iteration);
+  }else{
+    WARN1("Method reach %d iterations, which is the maxmimun number of iterations allowed.", iteration);
+  }
+
+
+  if(XBT_LOG_ISENABLED(surf_writelambda, xbt_log_priority_debug)) {
+    fclose(gnuplot_file);
+  }
+
+
+
+
+
+/*   /\* */
+/*    * Now computes the values of each variable (\rho) based on */
+/*    * the values of \lambda and \mu. */
+/*    *\/ */
+/*   var_list = &(sys->variable_set); */
+/*   xbt_swag_foreach(var1, var_list) { */
+/*     tmp = 0; */
+/*     for(i=0; i<var1->cnsts_number; i++){ */
+/*       elem1 = &(var1->cnsts[i]); */
+/*       tmp += (elem1->constraint)->lambda + var1->mu; */
+/*     } */
+/*     var1->weight = 1 / tmp; */
+
+/*     DEBUG2("var1->weight (id=%s) : %e", (char *)var1->id, var1->weight); */
+/*   } */
+
+
+
+
 }