Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
reindent after previous changes
[simgrid.git] / src / surf / plugins / energy.cpp
index 8be8068..48c724f 100644 (file)
@@ -1,11 +1,15 @@
-/* Copyright (c) 2010, 2012-2015. The SimGrid Team.
- * All rights reserved.                                                     */
+/* Copyright (c) 2010, 2012-2016. 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. */
 
-#include "energy.hpp"
-#include "../cpu_cas01.hpp"
+#include "simgrid/plugins/energy.h"
+#include "simgrid/simix.hpp"
+#include "src/surf/plugins/energy.hpp"
+#include "src/surf/cpu_interface.hpp"
+#include "src/surf/virtual_machine.hpp"
+
+#include <utility>
 
 /** @addtogroup SURF_plugin_energy
 
@@ -24,7 +28,8 @@ The energy consumption of a CPU depends directly of its current load. Specify th
 
 The first property means that when your host is up and running, but without anything to do, it will dissipate 100 Watts.
 If it's fully loaded, it will dissipate 200 Watts. If its load is at 50%, then it will dissipate 150 Watts.
-The second property means that when your host is turned off, it will dissipate only 10 Watts (please note that these values are arbitrary).
+The second property means that when your host is turned off, it will dissipate only 10 Watts (please note that these
+values are arbitrary).
 
 If your CPU is using pstates, then you can provide one consumption interval per pstate.
 
@@ -36,232 +41,278 @@ If your CPU is using pstates, then you can provide one consumption interval per
 \endverbatim
 
 That host has 3 levels of performance with the following performance: 100 Mflop/s, 50 Mflop/s or 20 Mflop/s.
-It starts at pstate 0 (ie, at 100 Mflop/s). In this case, you have to specify one interval per pstate in the watt_per_state property.
-In this example, the idle consumption is 95 Watts, 93 Watts and 90 Watts in each pstate while the CPU burn consumption are at 200 Watts,
-170 Watts and 150 Watts respectively.
+It starts at pstate 0 (ie, at 100 Mflop/s). In this case, you have to specify one interval per pstate in the
+watt_per_state property.
+In this example, the idle consumption is 95 Watts, 93 Watts and 90 Watts in each pstate while the CPU burn consumption
+are at 200 Watts, 170 Watts, and 150 Watts respectively.
 
-To change the pstate of a given CPU, use the following functions: #MSG_host_get_nb_pstates(), #MSG_host_set_pstate(), #MSG_host_get_power_peak_at().
+To change the pstate of a given CPU, use the following functions:
+#MSG_host_get_nb_pstates(), simgrid#s4u#Host#setPstate(), #MSG_host_get_power_peak_at().
 
-To simulate the energy-related elements, first call the #sg_energy_plugin_init() before your #MSG_init(),
-and then use the following function to retrieve the consumption of a given host: #MSG_host_get_consumed_energy().
+To simulate the energy-related elements, first call the simgrid#energy#sg_energy_plugin_init() before your #MSG_init(),
+and then use the following function to retrieve the consumption of a given host: MSG_host_get_consumed_energy().
  */
 
-XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(surf_kernel);
-XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_energy, surf,
-                                "Logging specific to the SURF energy plugin");
-
-std::map<Cpu*, CpuEnergy*> *surf_energy=NULL;
-
-static void energyCpuCreatedCallback(Cpu *cpu){
-  (*surf_energy)[cpu] = new CpuEnergy(cpu);
-}
+XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(surf_energy, surf, "Logging specific to the SURF energy plugin");
 
-static void update_consumption_running(Cpu *cpu, CpuEnergy *cpu_energy) {
-       double cpu_load = lmm_constraint_get_usage(cpu->getConstraint()) / cpu->m_powerPeak;
-       double start_time = cpu_energy->last_updated;
-       double finish_time = surf_get_clock();
+using simgrid::energy::HostEnergy;
 
-       double previous_energy = cpu_energy->total_energy;
-       double energy_this_step = cpu_energy->getCurrentWattsValue(cpu_load)*(finish_time-start_time);
+namespace simgrid {
+namespace energy {
 
-       cpu_energy->total_energy = previous_energy + energy_this_step;
-       cpu_energy->last_updated = finish_time;
+simgrid::xbt::Extension<simgrid::s4u::Host, HostEnergy> HostEnergy::EXTENSION_ID;
 
-       XBT_DEBUG("[cpu_update_energy] period=[%.2f-%.2f]; current power peak=%.0E flop/s; consumption change: %.2f J -> %.2f J",
-                 start_time, finish_time, cpu->m_powerPeak, previous_energy, energy_this_step);
-}
-static void update_consumption_off(Cpu *cpu, CpuEnergy *cpu_energy) {
-       double start_time = cpu_energy->last_updated;
-       double finish_time = surf_get_clock();
+/* Computes the consumption so far.  Called lazily on need. */
+void HostEnergy::update()
+{
+  simgrid::surf::HostImpl* surf_host = host->pimpl_;
+  double start_time = this->last_updated;
+  double finish_time = surf_get_clock();
+  double cpu_load;
+  if (surf_host->cpu_->getPstateSpeedCurrent() <= 0)
+    // Some users declare a pstate of speed 0 flops (e.g., to model boot time).
+    // We consider that the machine is then fully loaded. That's arbitrary but it avoids a NaN
+    cpu_load = 1;
+  else
+    cpu_load = lmm_constraint_get_usage(surf_host->cpu_->getConstraint()) / surf_host->cpu_->getPstateSpeedCurrent();
 
-       double previous_energy = cpu_energy->total_energy;
-       double energy_this_step = cpu_energy->watts_off*(finish_time-start_time);
+  /** Divide by the number of cores here **/
+  cpu_load /= surf_host->cpu_->coreCount();
 
-       cpu_energy->total_energy = previous_energy + energy_this_step;
-       cpu_energy->last_updated = finish_time;
+  if (cpu_load > 1) // A machine with a load > 1 consumes as much as a fully loaded machine, not more
+    cpu_load = 1;
 
-       XBT_DEBUG("[cpu_update_energy] off period=[%.2f-%.2f]; consumption change: %.2f J -> %.2f J",
-                 start_time, finish_time, previous_energy, energy_this_step);
-}
+  /* The problem with this model is that the load is always 0 or 1, never something less.
+   * Another possibility could be to model the total energy as
+   *
+   *   X/(X+Y)*W_idle + Y/(X+Y)*W_burn
+   *
+   * where X is the amount of ideling cores, and Y the amount of computing cores.
+   */
 
-static void energyCpuDestructedCallback(Cpu *cpu){
-  std::map<Cpu*, CpuEnergy*>::iterator cpu_energy_it = surf_energy->find(cpu);
-  xbt_assert(cpu_energy_it != surf_energy->end(), "The cpu is not in surf_energy.");
+  double previous_energy = this->total_energy;
 
-  CpuEnergy *cpu_energy = cpu_energy_it->second;
-  if (cpu->getState() == SURF_RESOURCE_OFF)
-         update_consumption_off(cpu, cpu_energy);
+  double instantaneous_consumption;
+  if (host->isOff())
+    instantaneous_consumption = this->watts_off;
   else
-         update_consumption_running(cpu, cpu_energy);
+    instantaneous_consumption = this->getCurrentWattsValue(cpu_load);
 
-  XBT_INFO("Total energy of host %s: %f Joules", cpu->getName(), cpu_energy->getConsumedEnergy());
-  delete cpu_energy_it->second;
-  surf_energy->erase(cpu_energy_it);
-}
+  double energy_this_step = instantaneous_consumption*(finish_time-start_time);
 
-static void energyCpuActionStateChangedCallback(CpuAction *action, e_surf_action_state_t old, e_surf_action_state_t cur){
-  Cpu *cpu  = getActionCpu(action);
-  CpuEnergy *cpu_energy = (*surf_energy)[cpu];
+  this->total_energy = previous_energy + energy_this_step;
+  this->last_updated = finish_time;
 
-  if(cpu_energy->last_updated < surf_get_clock()) {
-         update_consumption_running(cpu, cpu_energy);
-  }
+  XBT_DEBUG("[update_energy of %s] period=[%.2f-%.2f]; current power peak=%.0E flop/s; consumption change: %.2f J -> %.2f J",
+      surf_host->getName(), start_time, finish_time, surf_host->cpu_->speed_.peak, previous_energy, energy_this_step);
 }
 
-static void energyStateChangedCallback(Cpu *cpu, e_surf_resource_state_t oldState, e_surf_resource_state_t newState){
-  CpuEnergy *cpu_energy = (*surf_energy)[cpu];
-
-  if(cpu_energy->last_updated < surf_get_clock()) {
-         if (oldState == SURF_RESOURCE_OFF)
-                 update_consumption_off(cpu, cpu_energy);
-         else
-                 update_consumption_running(cpu, cpu_energy);
+HostEnergy::HostEnergy(simgrid::s4u::Host *ptr) : host(ptr), last_updated(surf_get_clock())
+{
+  initWattsRangeList();
+
+  if (host->properties() != nullptr) {
+    char* off_power_str = (char*)xbt_dict_get_or_null(host->properties(), "watt_off");
+    if (off_power_str != nullptr) {
+      char *msg = bprintf("Invalid value for property watt_off of host %s: %%s",host->name().c_str());
+      watts_off = xbt_str_parse_double(off_power_str, msg);
+      xbt_free(msg);
+    }
+    else
+      watts_off = 0;
   }
 }
 
-static void sg_energy_plugin_exit()
+HostEnergy::~HostEnergy()=default;
+
+double HostEnergy::getWattMinAt(int pstate)
 {
-  delete surf_energy;
-  surf_energy = NULL;
+  xbt_assert(!power_range_watts_list.empty(), "No power range properties specified for host %s", host->name().c_str());
+  return power_range_watts_list[pstate].min;
 }
 
-/** \ingroup SURF_plugin_energy
- * \brief Enable energy plugin
- * \details Enable energy plugin to get joules consumption of each cpu. You should call this function before #MSG_init().
- */
-void sg_energy_plugin_init() {
-  if (surf_energy == NULL) {
-    surf_energy = new std::map<Cpu*, CpuEnergy*>();
-    surf_callback_connect(cpuCreatedCallbacks, energyCpuCreatedCallback);
-    surf_callback_connect(cpuDestructedCallbacks, energyCpuDestructedCallback);
-    surf_callback_connect(cpuActionStateChangedCallbacks, energyCpuActionStateChangedCallback);
-    surf_callback_connect(surfExitCallbacks, sg_energy_plugin_exit);
-    surf_callback_connect(cpuStateChangedCallbacks, energyStateChangedCallback);
-  }
+double HostEnergy::getWattMaxAt(int pstate)
+{
+  xbt_assert(!power_range_watts_list.empty(), "No power range properties specified for host %s", host->name().c_str());
+  return power_range_watts_list[pstate].max;
 }
 
-/**
- *
- */
-CpuEnergy::CpuEnergy(Cpu *ptr)
- : cpu(ptr)
+/** @brief Computes the power consumed by the host according to the current pstate and processor load */
+double HostEnergy::getCurrentWattsValue(double cpu_load)
 {
-  total_energy = 0;
-  power_range_watts_list = getWattsRangeList();
-  last_updated = surf_get_clock();
-
-  if (cpu->getProperties() != NULL) {
-       char* off_power_str = (char*)xbt_dict_get_or_null(cpu->getProperties(), "watt_off");
-       if (off_power_str != NULL)
-               watts_off = atof(off_power_str);
-       else
-               watts_off = 0;
+  xbt_assert(!power_range_watts_list.empty(), "No power range properties specified for host %s", host->name().c_str());
+
+  /* min_power corresponds to the idle power (cpu load = 0) */
+  /* max_power is the power consumed at 100% cpu load       */
+  auto range           = power_range_watts_list.at(host->pstate());
+  double current_power = 0;
+  double min_power     = 0;
+  double max_power     = 0;
+  double power_slope   = 0;
+
+  if (cpu_load > 0) { /* Something is going on, the machine is not idle */
+    double min_power = range.min;
+    double max_power = range.max;
+
+    /**
+     * The min_power states how much we consume when only one single
+     * core is working. This means that when cpu_load == 1/coreCount, then
+     * current_power == min_power.
+     *
+     * The maximum must be reached when all cores are working (but 1 core was
+     * already accounted for by min_power)
+     * i.e., we need min_power + (maxCpuLoad-1/coreCount)*power_slope == max_power
+     * (maxCpuLoad is by definition 1)
+     */
+    double power_slope;
+    int coreCount = host->coreCount();
+    double coreReciprocal = static_cast<double>(1) / static_cast<double>(coreCount);
+    if (coreCount > 1)
+      power_slope = (max_power - min_power) / (1 - coreReciprocal);
+    else
+      power_slope = 0; // Should be 0, since max_power == min_power (in this case)
+
+    current_power = min_power + (cpu_load - coreReciprocal) * power_slope;
+  }
+  else { /* Our machine is idle, take the dedicated value! */
+    current_power = range.idle;
   }
 
-}
+  XBT_DEBUG("[get_current_watts] min_power=%f, max_power=%f, slope=%f", min_power, max_power, power_slope);
+  XBT_DEBUG("[get_current_watts] Current power (watts) = %f, load = %f", current_power, cpu_load);
 
-CpuEnergy::~CpuEnergy(){
-  unsigned int iter;
-  xbt_dynar_t power_tuple = NULL;
-  xbt_dynar_foreach(power_range_watts_list, iter, power_tuple)
-    xbt_dynar_free(&power_tuple);
-  xbt_dynar_free(&power_range_watts_list);
+  return current_power;
 }
 
+double HostEnergy::getConsumedEnergy()
+{
+  if (last_updated < surf_get_clock()) // We need to simcall this as it modifies the environment
+    simgrid::simix::kernelImmediate(std::bind(&HostEnergy::update, this));
 
-double CpuEnergy::getWattMinAt(int pstate) {
-  xbt_dynar_t power_range_list = power_range_watts_list;
-  xbt_assert(power_range_watts_list, "No power range properties specified for host %s", cpu->getName());
-  xbt_dynar_t current_power_values = xbt_dynar_get_as(power_range_list, static_cast<CpuCas01*>(cpu)->getPState(), xbt_dynar_t);
-  double min_power = xbt_dynar_get_as(current_power_values, 0, double);
-  return min_power;
-}
-double CpuEnergy::getWattMaxAt(int pstate) {
-  xbt_dynar_t power_range_list = power_range_watts_list;
-  xbt_assert(power_range_watts_list, "No power range properties specified for host %s", cpu->getName());
-  xbt_dynar_t current_power_values = xbt_dynar_get_as(power_range_list, static_cast<CpuCas01*>(cpu)->getPState(), xbt_dynar_t);
-  double max_power = xbt_dynar_get_as(current_power_values, 1, double);
-  return max_power;
+  return total_energy;
 }
 
-/**
- * Computes the power consumed by the host according to the current pstate and processor load
- *
- */
-double CpuEnergy::getCurrentWattsValue(double cpu_load)
+void HostEnergy::initWattsRangeList()
 {
-       xbt_dynar_t power_range_list = power_range_watts_list;
-       xbt_assert(power_range_watts_list, "No power range properties specified for host %s", cpu->getName());
+  if (host->properties() == nullptr)
+    return;
+  char* all_power_values_str = static_cast<char*>(xbt_dict_get_or_null(host->properties(), "watt_per_state"));
+  if (all_power_values_str == nullptr)
+    return;
+
+  xbt_dynar_t all_power_values = xbt_str_split(all_power_values_str, ",");
+  int pstate_nb = xbt_dynar_length(all_power_values);
 
+  for (int i=0; i< pstate_nb; i++) {
     /* retrieve the power values associated with the current pstate */
-    xbt_dynar_t current_power_values = xbt_dynar_get_as(power_range_list, static_cast<CpuCas01*>(cpu)->getPState(), xbt_dynar_t);
+    xbt_dynar_t current_power_values = xbt_str_split(xbt_dynar_get_as(all_power_values, i, char*), ":");
+    xbt_assert(xbt_dynar_length(current_power_values) > 1,
+        "Power properties incorrectly defined - could not retrieve min and max power values for host %s",
+        host->name().c_str());
 
     /* min_power corresponds to the idle power (cpu load = 0) */
     /* max_power is the power consumed at 100% cpu load       */
-    double min_power = xbt_dynar_get_as(current_power_values, 0, double);
-    double max_power = xbt_dynar_get_as(current_power_values, 1, double);
-    double power_slope = max_power - min_power;
+    char *msg_idle = bprintf("Invalid idle value for pstate %d on host %s: %%s", i, host->name().c_str());
+    char *msg_min = bprintf("Invalid min value for pstate %d on host %s: %%s", i, host->name().c_str());
+    char *msg_max = bprintf("Invalid max value for pstate %d on host %s: %%s", i, host->name().c_str());
+    PowerRange range(
+      xbt_str_parse_double(xbt_dynar_get_as(current_power_values, 0, char*), msg_idle),
+      xbt_str_parse_double(xbt_dynar_get_as(current_power_values, 1, char*), msg_min),
+      xbt_str_parse_double(xbt_dynar_get_as(current_power_values, 2, char*), msg_max)
+    );
+    power_range_watts_list.push_back(range);
+    xbt_free(msg_min);
+    xbt_free(msg_max);
+
+    xbt_dynar_free(&current_power_values);
+  }
+  xbt_dynar_free(&all_power_values);
+}
+
+}
+}
 
-    double current_power = min_power + cpu_load * power_slope;
+/* **************************** events  callback *************************** */
+static void onCreation(simgrid::s4u::Host& host) {
+  if (dynamic_cast<simgrid::surf::VirtualMachine*>(host.pimpl_)) // Ignore virtual machines
+    return;
+  host.extension_set(new HostEnergy(&host));
+}
+
+static void onActionStateChange(simgrid::surf::CpuAction *action, simgrid::surf::Action::State previous) {
+  for(simgrid::surf::Cpu* cpu : action->cpus()) {
+    const char *name = cpu->getName();
+    sg_host_t sghost = sg_host_by_name(name);
+    if(sghost == nullptr)
+      continue;
+    simgrid::surf::HostImpl* host     = sghost->pimpl_;
+    simgrid::surf::VirtualMachine *vm = dynamic_cast<simgrid::surf::VirtualMachine*>(host);
+    if (vm) // If it's a VM, take the corresponding PM
+      host = vm->getPm()->pimpl_;
+
+    HostEnergy *host_energy = host->piface_->extension<HostEnergy>();
+
+    if(host_energy->last_updated < surf_get_clock())
+      host_energy->update();
+  }
+}
 
-       XBT_DEBUG("[get_current_watts] min_power=%f, max_power=%f, slope=%f", min_power, max_power, power_slope);
-    XBT_DEBUG("[get_current_watts] Current power (watts) = %f, load = %f", current_power, cpu_load);
+static void onHostStateChange(simgrid::s4u::Host &host) {
+  if (dynamic_cast<simgrid::surf::VirtualMachine*>(host.pimpl_)) // Ignore virtual machines
+    return;
 
-       return current_power;
+  HostEnergy *host_energy = host.extension<HostEnergy>();
+
+  if(host_energy->last_updated < surf_get_clock())
+    host_energy->update();
 }
 
-double CpuEnergy::getConsumedEnergy()
-{
-       if(last_updated < surf_get_clock()) {
-               if (cpu->getState() == SURF_RESOURCE_OFF)
-                       update_consumption_off(cpu, this);
-               else
-                       update_consumption_running(cpu, this);
-       }
-  return total_energy;
+static void onHostDestruction(simgrid::s4u::Host& host) {
+  // Ignore virtual machines
+  if (dynamic_cast<simgrid::surf::VirtualMachine*>(host.pimpl_))
+    return;
+  HostEnergy *host_energy = host.extension<HostEnergy>();
+  host_energy->update();
+  XBT_INFO("Total energy of host %s: %f Joules", host.name().c_str(), host_energy->getConsumedEnergy());
 }
 
-xbt_dynar_t CpuEnergy::getWattsRangeList()
+/* **************************** Public interface *************************** */
+/** \ingroup SURF_plugin_energy
+ * \brief Enable energy plugin
+ * \details Enable energy plugin to get joules consumption of each cpu. You should call this function before #MSG_init().
+ */
+void sg_energy_plugin_init()
 {
-       xbt_dynar_t power_range_list;
-       xbt_dynar_t power_tuple;
-       int i = 0, pstate_nb=0;
-       xbt_dynar_t current_power_values;
-       double min_power, max_power;
-
-       if (cpu->getProperties() == NULL)
-               return NULL;
-
-       char* all_power_values_str = (char*)xbt_dict_get_or_null(cpu->getProperties(), "watt_per_state");
-
-       if (all_power_values_str == NULL)
-               return NULL;
-
-
-       power_range_list = xbt_dynar_new(sizeof(xbt_dynar_t), NULL);
-       xbt_dynar_t all_power_values = xbt_str_split(all_power_values_str, ",");
-
-       pstate_nb = xbt_dynar_length(all_power_values);
-       for (i=0; i< pstate_nb; i++)
-       {
-               /* retrieve the power values associated with the current pstate */
-               current_power_values = xbt_str_split(xbt_dynar_get_as(all_power_values, i, char*), ":");
-               xbt_assert(xbt_dynar_length(current_power_values) > 1,
-                               "Power properties incorrectly defined - could not retrieve min and max power values for host %s",
-                               cpu->getName());
-
-               /* min_power corresponds to the idle power (cpu load = 0) */
-               /* max_power is the power consumed at 100% cpu load       */
-               min_power = atof(xbt_dynar_get_as(current_power_values, 0, char*));
-               max_power = atof(xbt_dynar_get_as(current_power_values, 1, char*));
-
-               power_tuple = xbt_dynar_new(sizeof(double), NULL);
-               xbt_dynar_push_as(power_tuple, double, min_power);
-               xbt_dynar_push_as(power_tuple, double, max_power);
-
-               xbt_dynar_push_as(power_range_list, xbt_dynar_t, power_tuple);
-               xbt_dynar_free(&current_power_values);
-       }
-       xbt_dynar_free(&all_power_values);
-       return power_range_list;
+  if (HostEnergy::EXTENSION_ID.valid())
+    return;
+
+  HostEnergy::EXTENSION_ID = simgrid::s4u::Host::extension_create<HostEnergy>();
+
+  simgrid::s4u::Host::onCreation.connect(&onCreation);
+  simgrid::s4u::Host::onStateChange.connect(&onHostStateChange);
+  simgrid::s4u::Host::onDestruction.connect(&onHostDestruction);
+  simgrid::surf::CpuAction::onStateChange.connect(&onActionStateChange);
+}
+
+/** @brief Returns the total energy consumed by the host so far (in Joules)
+ *
+ *  See also @ref SURF_plugin_energy.
+ */
+double sg_host_get_consumed_energy(sg_host_t host) {
+  xbt_assert(HostEnergy::EXTENSION_ID.valid(),
+    "The Energy plugin is not active. Please call sg_energy_plugin_init() during initialization.");
+  return host->extension<HostEnergy>()->getConsumedEnergy();
+}
+
+/** @brief Get the amount of watt dissipated at the given pstate when the host is idling */
+double sg_host_get_wattmin_at(sg_host_t host, int pstate) {
+  xbt_assert(HostEnergy::EXTENSION_ID.valid(),
+    "The Energy plugin is not active. Please call sg_energy_plugin_init() during initialization.");
+  return host->extension<HostEnergy>()->getWattMinAt(pstate);
+}
+/** @brief  Returns the amount of watt dissipated at the given pstate when the host burns CPU at 100% */
+double sg_host_get_wattmax_at(sg_host_t host, int pstate) {
+  xbt_assert(HostEnergy::EXTENSION_ID.valid(),
+    "The Energy plugin is not active. Please call sg_energy_plugin_init() during initialization.");
+  return host->extension<HostEnergy>()->getWattMaxAt(pstate);
 }