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) {
  19     surf_vm_model = new simgrid::vm::VMModel();
  20     all_existing_models->push_back(surf_vm_model);
  21   }
  22 }
  23
  24 namespace simgrid {
  25 namespace vm {
  26 /*************
  27  * Callbacks *
  28  *************/
  29 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_creation;
  30 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_destruction;
  31 simgrid::xbt::signal<void(VirtualMachineImpl*)> VirtualMachineImpl::on_state_change;
  32 /*********
  33  * Model *
  34  *********/
  35
  36 std::deque<s4u::VirtualMachine*> VirtualMachineImpl::allVms_;
  37
  38 /* In the real world, processes on the guest operating system will be somewhat degraded due to virtualization overhead.
  39  * The total CPU share these processes get is smaller than that of the VM process gets on a host operating system.
  40  * FIXME: add a configuration flag for this
  41  */
  42 const double virt_overhead = 1; // 0.95
  43
  44 static void hostStateChange(s4u::Host& host)
  45 {
  46   if (host.is_off()) { // just turned off.
  47     std::vector<s4u::VirtualMachine*> trash;
  48     /* Find all VMs living on that host */
  49     for (s4u::VirtualMachine* const& vm : VirtualMachineImpl::allVms_)
  50       if (vm->get_pm() == &host)
  51         trash.push_back(vm);
  52     for (s4u::VirtualMachine* vm : trash)
  53       vm->shutdown();
  54   }
  55 }
  56
  57 VMModel::VMModel()
  58 {
  59   s4u::Host::on_state_change.connect(hostStateChange);
  60 }
  61
  62 double VMModel::next_occuring_event(double now)
  63 {
  64   /* TODO: update action's cost with the total cost of processes on the VM. */
  65
  66   /* 1. Now we know how many resource should be assigned to each virtual
  67    * machine. We update constraints of the virtual machine layer.
  68    *
  69    * If we have two virtual machine (VM1 and VM2) on a physical machine (PM1).
  70    *     X1 + X2 = C       (Equation 1)
  71    * where
  72    *    the resource share of VM1: X1
  73    *    the resource share of VM2: X2
  74    *    the capacity of PM1: C
  75    *
  76    * Then, if we have two process (P1 and P2) on VM1.
  77    *     X1_1 + X1_2 = X1  (Equation 2)
  78    * where
  79    *    the resource share of P1: X1_1
  80    *    the resource share of P2: X1_2
  81    *    the capacity of VM1: X1
  82    *
  83    * Equation 1 was solved in the physical machine layer.
  84    * Equation 2 is solved in the virtual machine layer (here).
  85    * X1 must be passed to the virtual machine layer as a constraint value.
  86    **/
  87
  88   /* iterate for all virtual machines */
  89   for (s4u::VirtualMachine* const& ws_vm : VirtualMachineImpl::allVms_) {
  90     surf::Cpu* cpu = ws_vm->pimpl_cpu;
  91
  92     double solved_value =
  93         ws_vm->get_impl()->action_->get_variable()->get_value(); // this is X1 in comment above, what
  94                                                                  // this VM got in the sharing on the PM
  95     XBT_DEBUG("assign %f to vm %s @ pm %s", solved_value, ws_vm->get_cname(), ws_vm->get_pm()->get_cname());
  96
  97     xbt_assert(cpu->get_model() == surf_cpu_model_vm);
  98     kernel::lmm::System* vcpu_system = cpu->get_model()->get_maxmin_system();
  99     vcpu_system->update_constraint_bound(cpu->get_constraint(), virt_overhead * solved_value);
 100   }
 101
 102   /* 2. Calculate resource share at the virtual machine layer. */
 103   ignore_empty_vm_in_pm_LMM();
 104
 105   /* 3. Ready. Get the next occurring event */
 106   return surf_cpu_model_vm->next_occuring_event(now);
 107 }
 108
 109 /************
 110  * Resource *
 111  ************/
 112
 113 VirtualMachineImpl::VirtualMachineImpl(simgrid::s4u::VirtualMachine* piface, simgrid::s4u::Host* host_PM,
 114                                        int core_amount, size_t ramsize)
 115     : HostImpl(piface), physical_host_(host_PM), core_amount_(core_amount), ramsize_(ramsize)
 116 {
 117   /* Register this VM to the list of all VMs */
 118   allVms_.push_back(piface);
 119
 120   /* We create cpu_action corresponding to a VM process on the host operating system. */
 121   /* TODO: we have to periodically input GUESTOS_NOISE to the system? how ? */
 122   action_ = host_PM->pimpl_cpu->execution_start(0, core_amount);
 123
 124   XBT_VERB("Create VM(%s)@PM(%s)", piface->get_cname(), physical_host_->get_cname());
 125   on_creation(this);
 126 }
 127
 128 /** @brief A physical host does not disappear in the current SimGrid code, but a VM may disappear during a simulation */
 129 VirtualMachineImpl::~VirtualMachineImpl()
 130 {
 131   on_destruction(this);
 132   /* I was already removed from the allVms set if the VM was destroyed cleanly */
 133   auto iter = find(allVms_.begin(), allVms_.end(), piface_);
 134   if (iter != allVms_.end())
 135     allVms_.erase(iter);
 136
 137   /* Free the cpu_action of the VM. */
 138   XBT_ATTRIB_UNUSED bool ret = action_->unref();
 139   xbt_assert(ret, "Bug: some resource still remains");
 140 }
 141
 142 void VirtualMachineImpl::suspend(smx_actor_t issuer)
 143 {
 144   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::RUNNING)
 145     THROWF(vm_error, 0, "Cannot suspend VM %s: it is not running.", piface_->get_cname());
 146   if (issuer->host_ == piface_)
 147     THROWF(vm_error, 0, "Actor %s cannot suspend the VM %s in which it runs", issuer->get_cname(),
 148            piface_->get_cname());
 149
 150   XBT_DEBUG("suspend VM(%s), where %zu processes exist", piface_->get_cname(), process_list_.size());
 151
 152   action_->suspend();
 153
 154   for (auto& smx_process : process_list_) {
 155     XBT_DEBUG("suspend %s", smx_process.get_cname());
 156     smx_process.suspend(issuer);
 157   }
 158
 159   XBT_DEBUG("suspend all processes on the VM done done");
 160
 161   vm_state_ = s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED;
 162 }
 163
 164 void VirtualMachineImpl::resume()
 165 {
 166   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED)
 167     THROWF(vm_error, 0, "Cannot resume VM %s: it was not suspended", piface_->get_cname());
 168
 169   XBT_DEBUG("Resume VM %s, containing %zu processes.", piface_->get_cname(), process_list_.size());
 170
 171   action_->resume();
 172
 173   for (auto& smx_process : process_list_) {
 174     XBT_DEBUG("resume %s", smx_process.get_cname());
 175     smx_process.resume();
 176   }
 177
 178   vm_state_ = s4u::VirtualMachine::state::RUNNING;
 179 }
 180
 181 /** @brief Power off a VM.
 182  *
 183  * All hosted processes will be killed, but the VM state is preserved on memory.
 184  * It can later be restarted.
 185  *
 186  * @param issuer the actor requesting the shutdown
 187  */
 188 void VirtualMachineImpl::shutdown(smx_actor_t issuer)
 189 {
 190   if (get_state() != s4u::VirtualMachine::state::RUNNING) {
 191     const char* stateName = "(unknown state)";
 192     switch (get_state()) {
 193       case s4u::VirtualMachine::state::CREATED:
 194         stateName = "created, but not yet started";
 195         break;
 196       case s4u::VirtualMachine::state::SUSPENDED:
 197         stateName = "suspended";
 198         break;
 199       case s4u::VirtualMachine::state::DESTROYED:
 200         stateName = "destroyed";
 201         break;
 202       default: /* SURF_VM_STATE_RUNNING or unexpected values */
 203         THROW_IMPOSSIBLE;
 204         break;
 205     }
 206     XBT_VERB("Shutting down the VM %s even if it's not running but %s", piface_->get_cname(), stateName);
 207   }
 208
 209   XBT_DEBUG("shutdown VM %s, that contains %zu processes", piface_->get_cname(), process_list_.size());
 210
 211   for (auto& smx_process : process_list_) {
 212     XBT_DEBUG("kill %s@%s on behalf of %s which shutdown that VM.", smx_process.get_cname(),
 213               smx_process.host_->get_cname(), issuer->get_cname());
 214     SIMIX_process_kill(&smx_process, issuer);
 215   }
 216
 217   set_state(s4u::VirtualMachine::state::DESTROYED);
 218
 219   /* FIXME: we may have to do something at the surf layer, e.g., vcpu action */
 220 }
 221
 222 /** @brief Change the physical host on which the given VM is running
 223  *
 224  * This is an instantaneous migration.
 225  */
 226 void VirtualMachineImpl::set_physical_host(s4u::Host* destination)
 227 {
 228   const char* vm_name     = piface_->get_cname();
 229   const char* pm_name_src = physical_host_->get_cname();
 230   const char* pm_name_dst = destination->get_cname();
 231
 232   /* update net_elm with that of the destination physical host */
 233   piface_->pimpl_netpoint = destination->pimpl_netpoint;
 234
 235   physical_host_ = destination;
 236
 237   /* Update vcpu's action for the new pm */
 238   /* create a cpu action bound to the pm model at the destination. */
 239   surf::CpuAction* new_cpu_action =
 240       static_cast<surf::CpuAction*>(destination->pimpl_cpu->execution_start(0, this->core_amount_));
 241
 242   if (action_->get_remains_no_update() > 0)
 243     XBT_CRITICAL("FIXME: need copy the state(?), %f", action_->get_remains_no_update());
 244
 245   /* keep the bound value of the cpu action of the VM. */
 246   double old_bound = action_->get_bound();
 247   if (old_bound > 0) {
 248     XBT_DEBUG("migrate VM(%s): set bound (%f) at %s", vm_name, old_bound, pm_name_dst);
 249     new_cpu_action->set_bound(old_bound);
 250   }
 251
 252   XBT_ATTRIB_UNUSED bool ret = action_->unref();
 253   xbt_assert(ret, "Bug: some resource still remains");
 254
 255   action_ = new_cpu_action;
 256
 257   XBT_DEBUG("migrate VM(%s): change PM (%s to %s)", vm_name, pm_name_src, pm_name_dst);
 258 }
 259
 260 void VirtualMachineImpl::set_bound(double bound)
 261 {
 262   action_->set_bound(bound);
 263 }
 264
 265 }
 266 }