]> AND Public Git Repository - simgrid.git/blobdiff - src/kernel/lmm/bmf.cpp
Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
easy sonar fixes
[simgrid.git] / src / kernel / lmm / bmf.cpp
index 682522d7124788fb5ae1ff29d269267b68172472..59acf0cacb9cd06852925e16bece971bb5c3b720 100644 (file)
@@ -4,7 +4,7 @@
  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 
 #include "src/kernel/lmm/bmf.hpp"
-#include <eigen3/Eigen/LU>
+#include <Eigen/LU>
 #include <iostream>
 #include <numeric>
 #include <sstream>
@@ -38,10 +38,10 @@ bool AllocationGenerator::next(std::vector<int>& next_alloc)
     return true;
   }
 
-  int n_resources = A_.rows();
+  auto n_resources = A_.rows();
   size_t idx      = 0;
   while (idx < alloc_.size()) {
-    alloc_[idx] = (++alloc_[idx]) % n_resources;
+    alloc_[idx] = (alloc_[idx] + 1) % n_resources;
     if (alloc_[idx] == 0) {
       idx++;
       continue;
@@ -58,11 +58,21 @@ bool AllocationGenerator::next(std::vector<int>& next_alloc)
 
 /*****************************************************************************/
 
-BmfSolver::BmfSolver(Eigen::MatrixXd A, Eigen::MatrixXd maxA, Eigen::VectorXd C, Eigen::VectorXd phi)
-    : A_(std::move(A)), maxA_(std::move(maxA)), C_(std::move(C)), phi_(std::move(phi)), gen_(A_)
+BmfSolver::BmfSolver(Eigen::MatrixXd A, Eigen::MatrixXd maxA, Eigen::VectorXd C, std::vector<bool> shared,
+                     Eigen::VectorXd phi)
+    : A_(std::move(A))
+    , maxA_(std::move(maxA))
+    , C_(std::move(C))
+    , C_shared_(std::move(shared))
+    , phi_(std::move(phi))
+    , gen_(A_)
 {
   xbt_assert(max_iteration_ > 0,
              "Invalid number of iterations for BMF solver. Please check your \"bmf/max-iterations\" configuration.");
+  xbt_assert(A_.cols() == maxA_.cols(), "Invalid number of cols in matrix A (%td) or maxA (%td)", A_.cols(),
+             maxA_.cols());
+  xbt_assert(A_.cols() == phi_.size(), "Invalid size of phi vector (%td)", phi_.size());
+  xbt_assert(static_cast<long>(C_shared_.size()) == C_.size(), "Invalid size param shared (%zu)", C_shared_.size());
 }
 
 template <typename T> std::string BmfSolver::debug_eigen(const T& obj) const
@@ -92,16 +102,19 @@ std::string BmfSolver::debug_alloc(const allocation_map_t& alloc) const
 double BmfSolver::get_resource_capacity(int resource, const std::vector<int>& bounded_players) const
 {
   double capacity = C_[resource];
+  if (not C_shared_[resource])
+    return capacity;
+
   for (int p : bounded_players) {
     capacity -= A_(resource, p) * phi_[p];
   }
-  return capacity;
+  return std::max(0.0, capacity);
 }
 
 std::vector<int> BmfSolver::alloc_map_to_vector(const allocation_map_t& alloc) const
 {
   std::vector<int> alloc_by_player(A_.cols(), -1);
-  for (auto it : alloc) {
+  for (const auto& it : alloc) {
     for (auto p : it.second) {
       alloc_by_player[p] = it.first;
     }
@@ -109,38 +122,58 @@ std::vector<int> BmfSolver::alloc_map_to_vector(const allocation_map_t& alloc) c
   return alloc_by_player;
 }
 
+std::vector<int> BmfSolver::get_bounded_players(const allocation_map_t& alloc) const
+{
+  std::vector<int> bounded_players;
+  for (const auto& e : alloc) {
+    if (e.first == NO_RESOURCE) {
+      bounded_players.insert(bounded_players.end(), e.second.begin(), e.second.end());
+    }
+  }
+  return bounded_players;
+}
+
 Eigen::VectorXd BmfSolver::equilibrium(const allocation_map_t& alloc) const
 {
-  int n_players       = A_.cols();
+  auto n_players      = A_.cols();
   Eigen::MatrixXd A_p = Eigen::MatrixXd::Zero(n_players, n_players); // square matrix with number of players
   Eigen::VectorXd C_p = Eigen::VectorXd::Zero(n_players);
 
-  // iterate over alloc to verify if 2 players have chosen the same resource
-  // if so, they must have a fair sharing of this resource, adjust A_p and C_p accordingly
-  int last_row  = n_players - 1;
-  int first_row = 0;
-  std::vector<int> bounded_players;
+  int row = 0;
+  auto bounded_players = get_bounded_players(alloc);
   for (const auto& e : alloc) {
     // add one row for the resource with A[r,]
     int cur_resource = e.first;
-    if (cur_resource == NO_RESOURCE) {
-      bounded_players.insert(bounded_players.end(), e.second.begin(), e.second.end());
+    /* bounded players, nothing to do */
+    if (cur_resource == NO_RESOURCE)
+      continue;
+    /* not shared resource, each player can receive the full capacity of the resource */
+    if (not C_shared_[cur_resource]) {
+      for (int i : e.second) {
+        C_p[row]    = get_resource_capacity(cur_resource, bounded_players);
+        A_p(row, i) = A_(cur_resource, i);
+        row++;
+      }
       continue;
     }
-    A_p.row(first_row) = A_.row(cur_resource);
-    C_p[first_row]     = get_resource_capacity(cur_resource, bounded_players);
-    first_row++;
+
+    /* shared resource: fairly share it between players */
+    A_p.row(row) = A_.row(cur_resource);
+    C_p[row]     = get_resource_capacity(cur_resource, bounded_players);
+    row++;
     if (e.second.size() > 1) {
+      // if 2 players have chosen the same resource
+      // they must have a fair sharing of this resource, adjust A_p and C_p accordingly
       auto it = e.second.begin();
       int i   = *it; // first player
       /* for each other player sharing this resource */
       for (++it; it != e.second.end(); ++it) {
         /* player i and k on this resource j: so maxA_ji*rho_i - maxA_jk*rho_k = 0 */
-        int k            = *it;
-        C_p[last_row]    = 0;
-        A_p(last_row, i) = maxA_(cur_resource, i);
-        A_p(last_row, k) = -maxA_(cur_resource, k);
-        last_row--;
+        int k       = *it;
+        C_p[row]    = 0;
+        A_p(row, i) = maxA_(cur_resource, i);
+        A_p(row, k) = -maxA_(cur_resource, k);
+        row++;
       }
     }
   }
@@ -188,7 +221,7 @@ bool BmfSolver::get_alloc(const Eigen::VectorXd& fair_sharing, const allocation_
         continue;
 
       double share = fair_sharing[cnst_idx] / A_(cnst_idx, player_idx);
-      if (min_share == -1 || double_positive(min_share - share, sg_maxmin_precision)) {
+      if (min_share == -1 || share < min_share) {
         selected_resource = cnst_idx;
         min_share         = share;
       }
@@ -200,27 +233,6 @@ bool BmfSolver::get_alloc(const Eigen::VectorXd& fair_sharing, const allocation_
     return true;
 
   std::vector<int> alloc_by_player      = alloc_map_to_vector(alloc);
-#if 0
-  std::vector<int> last_alloc_by_player = alloc_map_to_vector(last_alloc);
-  if (not initial) {
-    std::for_each(allocations_age_.begin(), allocations_age_.end(), [](int& n) { n++; });
-    std::vector<int> age_idx(allocations_age_.size());
-    std::iota(age_idx.begin(), age_idx.end(), 0);
-    std::stable_sort(age_idx.begin(), age_idx.end(),
-                     [this](auto a, auto b) { return this->allocations_age_[a] > this->allocations_age_[b]; });
-    for (int p : age_idx) {
-      if (alloc_by_player[p] != last_alloc_by_player[p]) {
-        alloc = last_alloc;
-        alloc[last_alloc_by_player[p]].erase(p);
-        if (alloc[last_alloc_by_player[p]].empty())
-          alloc.erase(last_alloc_by_player[p]);
-        alloc[alloc_by_player[p]].insert(p);
-        allocations_age_[p] = 0;
-      }
-    }
-    alloc_by_player = alloc_map_to_vector(alloc);
-  }
-#endif
   auto ret = allocations_.insert(alloc_by_player);
   /* oops, allocation already tried, let's pertube it a bit */
   if (not ret.second) {
@@ -233,6 +245,8 @@ bool BmfSolver::get_alloc(const Eigen::VectorXd& fair_sharing, const allocation_
 void BmfSolver::set_fair_sharing(const allocation_map_t& alloc, const Eigen::VectorXd& rho,
                                  Eigen::VectorXd& fair_sharing) const
 {
+  std::vector<int> bounded_players = get_bounded_players(alloc);
+
   for (int r = 0; r < fair_sharing.size(); r++) {
     auto it = alloc.find(r);
     if (it != alloc.end()) {              // resource selected by some player, fair share depends on rho
@@ -244,11 +258,10 @@ void BmfSolver::set_fair_sharing(const allocation_map_t& alloc, const Eigen::Vec
       double consumption_r = A_.row(r) * rho;
       double_update(&consumption_r, C_[r], sg_maxmin_precision);
       if (consumption_r > 0.0) {
-        int n_players   = std::count_if(A_.row(r).data(), A_.row(r).data() + A_.row(r).size(),
-                                      [](double v) { return double_positive(v, sg_maxmin_precision); });
+        auto n_players  = (A_.row(r).array() > 0).count();
         fair_sharing[r] = C_[r] / n_players;
       } else {
-        fair_sharing[r] = C_[r];
+        fair_sharing[r] = get_resource_capacity(r, bounded_players);
       }
     }
   }
@@ -259,7 +272,12 @@ bool BmfSolver::is_bmf(const Eigen::VectorXd& rho) const
   bool bmf = true;
 
   // 1) the capacity of all resources is respected
+  Eigen::VectorXd shared(C_shared_.size());
+  for (int j = 0; j < shared.size(); j++)
+    shared[j] = C_shared_[j] ? 1.0 : 0.0;
+
   Eigen::VectorXd remaining = (A_ * rho) - C_;
+  remaining                 = remaining.array() * shared.array(); // ignore non shared resources
   bmf                       = bmf && (not std::any_of(remaining.data(), remaining.data() + remaining.size(),
                                 [](double v) { return double_positive(v, sg_maxmin_precision); }));
 
@@ -275,7 +293,7 @@ bool BmfSolver::is_bmf(const Eigen::VectorXd& rho) const
   Eigen::MatrixXi player_max_share =
       ((usage.array().colwise() - max_share.array()).abs() <= sg_maxmin_precision).cast<int>();
   // but only saturated resources must be considered
-  Eigen::VectorXi saturated = ((remaining.array().abs() <= sg_maxmin_precision)).cast<int>();
+  Eigen::VectorXi saturated = (remaining.array().abs() <= sg_maxmin_precision).cast<int>();
   XBT_DEBUG("Saturated_j resources:\n%s", debug_eigen(saturated).c_str());
   player_max_share.array().colwise() *= saturated.array();
 
@@ -292,7 +310,7 @@ bool BmfSolver::is_bmf(const Eigen::VectorXd& rho) const
 
   XBT_DEBUG("Player_ji usage of saturated resources:\n%s", debug_eigen(player_max_share).c_str());
   // for all columns(players) it has to be the max at least in 1
-  bmf = bmf && (player_max_share.colwise().sum().all() >= 1);
+  bmf = bmf && (player_max_share.colwise().sum().array() >= 1).all();
   return bmf;
 }
 
@@ -312,7 +330,8 @@ Eigen::VectorXd BmfSolver::solve()
   auto fair_sharing = C_;
 
   /* BMF allocation for each player (current and last one) stop when are equal */
-  allocation_map_t last_alloc, cur_alloc;
+  allocation_map_t last_alloc;
+  allocation_map_t cur_alloc;
   Eigen::VectorXd rho;
 
   while (it < max_iteration_ && not get_alloc(fair_sharing, last_alloc, cur_alloc, it == 0)) {
@@ -342,6 +361,8 @@ Eigen::VectorXd BmfSolver::solve()
     fprintf(stderr, "A:\n%s\n", debug_eigen(A_).c_str());
     fprintf(stderr, "maxA:\n%s\n", debug_eigen(maxA_).c_str());
     fprintf(stderr, "C:\n%s\n", debug_eigen(C_).c_str());
+    fprintf(stderr, "C_shared:\n%s\n", debug_vector(C_shared_).c_str());
+    fprintf(stderr, "phi:\n%s\n", debug_eigen(phi_).c_str());
     fprintf(stderr, "rho:\n%s\n", debug_eigen(rho).c_str());
     xbt_abort();
   }
@@ -352,11 +373,12 @@ Eigen::VectorXd BmfSolver::solve()
 
 /*****************************************************************************/
 
-void BmfSystem::get_flows_data(Eigen::MatrixXd& A, Eigen::MatrixXd& maxA, Eigen::VectorXd& phi)
+void BmfSystem::get_flows_data(Eigen::Index number_cnsts, Eigen::MatrixXd& A, Eigen::MatrixXd& maxA,
+                               Eigen::VectorXd& phi)
 {
-  A.resize(active_constraint_set.size(), variable_set.size());
+  A.resize(number_cnsts, variable_set.size());
   A.setZero();
-  maxA.resize(active_constraint_set.size(), variable_set.size());
+  maxA.resize(number_cnsts, variable_set.size());
   maxA.setZero();
   phi.resize(variable_set.size());
 
@@ -365,20 +387,33 @@ void BmfSystem::get_flows_data(Eigen::MatrixXd& A, Eigen::MatrixXd& maxA, Eigen:
     if (var.sharing_penalty_ <= 0)
       continue;
     bool active = false;
-    var.value_  = 1; // assign something by default for tasks with 0 consumption
+    bool linked = false; // variable is linked to some constraint (specially for selective_update)
     for (const Element& elem : var.cnsts_) {
+      const boost::intrusive::list_member_hook<>& cnst_hook = selective_update_active
+                                                                  ? elem.constraint->modified_constraint_set_hook_
+                                                                  : elem.constraint->active_constraint_set_hook_;
+      if (not cnst_hook.is_linked())
+        continue;
+      /* active and linked variable, lets check its consumption */
+      linked             = true;
       double consumption = elem.consumption_weight;
       if (consumption > 0) {
-        int cnst_idx            = cnst2idx_[elem.constraint];
-        A(cnst_idx, var_idx)    = consumption;
-        maxA(cnst_idx, var_idx) = elem.max_consumption_weight;
+        int cnst_idx = cnst2idx_[elem.constraint];
+        A(cnst_idx, var_idx) += consumption;
+        // a variable with double penalty must receive half share, so it max weight is greater
+        maxA(cnst_idx, var_idx) = std::max(maxA(cnst_idx, var_idx), elem.max_consumption_weight * var.sharing_penalty_);
         active                  = true;
       }
     }
+    /* skip variables not linked to any modified or active constraint */
+    if (not linked)
+      continue;
     if (active) {
-      phi[var_idx] = var.get_bound();
+      phi[var_idx]      = var.get_bound();
       idx2Var_[var_idx] = &var;
       var_idx++;
+    } else {
+      var.value_ = 1; // assign something by default for tasks with 0 consumption
     }
   }
   // resize matrix to active variables only
@@ -387,32 +422,56 @@ void BmfSystem::get_flows_data(Eigen::MatrixXd& A, Eigen::MatrixXd& maxA, Eigen:
   phi.conservativeResize(var_idx);
 }
 
-void BmfSystem::get_constraint_data(Eigen::VectorXd& C)
+template <class CnstList>
+void BmfSystem::get_constraint_data(const CnstList& cnst_list, Eigen::VectorXd& C, std::vector<bool>& shared)
 {
-  C.resize(active_constraint_set.size());
+  C.resize(cnst_list.size());
+  shared.resize(cnst_list.size());
   cnst2idx_.clear();
   int cnst_idx = 0;
-  for (const Constraint& cnst : active_constraint_set) {
+  for (const Constraint& cnst : cnst_list) {
     C(cnst_idx)      = cnst.bound_;
+    if (cnst.get_sharing_policy() == Constraint::SharingPolicy::NONLINEAR && cnst.dyn_constraint_cb_) {
+      C(cnst_idx) = cnst.dyn_constraint_cb_(cnst.bound_, cnst.concurrency_current_);
+      if (not warned_nonlinear_) {
+        XBT_WARN("You are using dynamic constraint bound with parallel tasks and BMF model."
+                 " The BMF solver assumes that all flows (and subflows) are always active and executing."
+                 " This is quite pessimist, specially considering parallel tasks with small subflows."
+                 " Analyze your results with caution.");
+        warned_nonlinear_ = true;
+      }
+    }
     cnst2idx_[&cnst] = cnst_idx;
+    // FATPIPE links aren't really shared
+    shared[cnst_idx] = (cnst.sharing_policy_ != Constraint::SharingPolicy::FATPIPE);
     cnst_idx++;
   }
 }
 
-void BmfSystem::bmf_solve()
+void BmfSystem::solve()
 {
-  if (not modified_)
-    return;
+  if (modified_) {
+    if (selective_update_active)
+      bmf_solve(modified_constraint_set);
+    else
+      bmf_solve(active_constraint_set);
+  }
+}
 
+template <class CnstList> void BmfSystem::bmf_solve(const CnstList& cnst_list)
+{
   /* initialize players' weight and constraint matrices */
   idx2Var_.clear();
   cnst2idx_.clear();
-  Eigen::MatrixXd A, maxA;
-  Eigen::VectorXd C, bounds;
-  get_constraint_data(C);
-  get_flows_data(A, maxA, bounds);
-
-  auto solver = BmfSolver(A, maxA, C, bounds);
+  Eigen::MatrixXd A;
+  Eigen::MatrixXd maxA;
+  Eigen::VectorXd C;
+  Eigen::VectorXd bounds;
+  std::vector<bool> shared;
+  get_constraint_data(cnst_list, C, shared);
+  get_flows_data(C.size(), A, maxA, bounds);
+
+  auto solver = BmfSolver(std::move(A), std::move(maxA), std::move(C), std::move(shared), std::move(bounds));
   auto rho    = solver.solve();
 
   if (rho.size() == 0)
@@ -428,4 +487,4 @@ void BmfSystem::bmf_solve()
 
 } // namespace lmm
 } // namespace kernel
-} // namespace simgrid
\ No newline at end of file
+} // namespace simgrid