2265a342ecc798b6744fa79b3c66e1e97c39e09c
[charm.git] / src / ck-ldb / CentralLB.C
1 /**
2  * \addtogroup CkLdb
3 */
4 /*@{*/
5
6 #include <charm++.h>
7 #include "ck.h"
8 #include "envelope.h"
9 #include "CentralLB.h"
10 #include "LBDBManager.h"
11 #include "LBSimulation.h"
12
13 #include <vector>
14
15 #define  DEBUGF(x)       // CmiPrintf x;
16 #define  DEBUG(x)        // x;
17
18 #if CMK_MEM_CHECKPOINT
19    /* can not handle reduction in inmem FT */
20 #define USE_REDUCTION         0
21 #define USE_LDB_SPANNING_TREE 0
22 #elif defined(_FAULT_MLOG_)
23 /* can not handle reduction in inmem FT */
24 #define USE_REDUCTION         0
25 #define USE_LDB_SPANNING_TREE 0
26 #else
27 #define USE_REDUCTION         1
28 #define USE_LDB_SPANNING_TREE 1
29 #endif
30
31 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
32 extern int _restartFlag;
33 extern void getGlobalStep(CkGroupID );
34 extern void initMlogLBStep(CkGroupID );
35 extern int globalResumeCount;
36 extern void sendDummyMigrationCounts(int *);
37 #endif
38
39 #if CMK_GRID_QUEUE_AVAILABLE
40 CpvExtern(void *, CkGridObject);
41 #endif
42
43 CkGroupID loadbalancer;
44 int * lb_ptr;
45 int load_balancer_created;
46
47 double lb_migration_cost = 0.0;
48 double lb_strategy_cost = 0.0;
49
50 int lb_ideal_period = 0;
51 int lb_no_iterations = -1;
52
53 double cur_max_pe_load = 0.0;
54 double cur_avg_pe_load = 0.0;
55 double prev_load = 0.0;
56
57 struct AdaptiveData {
58   int iteration;
59   double max_load;
60   double avg_load;
61 };
62
63 struct AdaptiveLBDatabase {
64   std::vector<AdaptiveData> history_data;
65 } adaptive_lbdb;
66
67 CreateLBFunc_Def(CentralLB, "CentralLB base class")
68
69 static void getPredictedLoadWithMsg(BaseLB::LDStats* stats, int count, 
70                              LBMigrateMsg *, LBInfo &info, int considerComm);
71
72 CkReductionMsg* lbDataCollection(int nMsg, CkReductionMsg** msgs) {
73   double lb_data[3];
74   lb_data[0] = 0;
75   lb_data[1] = 0;
76   lb_data[2] = 0;
77   for (int i = 0; i < nMsg; i++) {
78     CkAssert(msgs[i]->getSize() == 3*sizeof(double));
79     double* m = (double *)msgs[i]->getData();
80     lb_data[0] += m[0];
81     lb_data[1] = ((m[1] > lb_data[1])? m[1] : lb_data[1]);
82     lb_data[2] += m[2];
83   }
84   return CkReductionMsg::buildNew(3*sizeof(double), lb_data);
85 }
86
87 /*global*/ CkReduction::reducerType lbDataCollectionType;
88 /*initcall*/ void registerLBDataCollection(void) {
89   lbDataCollectionType = CkReduction::addReducer(lbDataCollection);
90 }
91
92 /*
93 void CreateCentralLB()
94 {
95   CProxy_CentralLB::ckNew(0);
96 }
97 */
98
99 void CentralLB::staticStartLB(void* data)
100 {
101   CentralLB *me = (CentralLB*)(data);
102   me->StartLB();
103 }
104
105 void CentralLB::staticMigrated(void* data, LDObjHandle h, int waitBarrier)
106 {
107   CentralLB *me = (CentralLB*)(data);
108   me->Migrated(h, waitBarrier);
109 }
110
111 void CentralLB::staticAtSync(void* data)
112 {
113   CentralLB *me = (CentralLB*)(data);
114   me->AtSync();
115 }
116
117 void CentralLB::initLB(const CkLBOptions &opt)
118 {
119 #if CMK_LBDB_ON
120   lbname = "CentralLB";
121   thisProxy = CProxy_CentralLB(thisgroup);
122   //  CkPrintf("Construct in %d\n",CkMyPe());
123
124   // create and turn on by default
125   receiver = theLbdb->
126     AddLocalBarrierReceiver((LDBarrierFn)(staticAtSync),(void*)(this));
127   notifier = theLbdb->getLBDB()->
128     NotifyMigrated((LDMigratedFn)(staticMigrated),(void*)(this));
129   startLbFnHdl = theLbdb->getLBDB()->
130     AddStartLBFn((LDStartLBFn)(staticStartLB),(void*)(this));
131
132   // CkPrintf("[%d] CentralLB initLB \n",CkMyPe());
133   if (opt.getSeqNo() > 0) turnOff();
134
135   stats_msg_count = 0;
136   statsMsgsList = NULL;
137   statsData = NULL;
138
139   storedMigrateMsg = NULL;
140   reduction_started = 0;
141
142   // for future predictor
143   if (_lb_predict) predicted_model = new FutureModel(_lb_predict_window);
144   else predicted_model=0;
145   // register user interface callbacks
146   theLbdb->getLBDB()->SetupPredictor((LDPredictModelFn)(staticPredictorOn),(LDPredictWindowFn)(staticPredictorOnWin),(LDPredictFn)(staticPredictorOff),(LDPredictModelFn)(staticChangePredictor),(void*)(this));
147
148   myspeed = theLbdb->ProcessorSpeed();
149
150   migrates_completed = 0;
151   future_migrates_completed = 0;
152   migrates_expected = -1;
153   future_migrates_expected = -1;
154   cur_ld_balancer = _lb_args.central_pe();      // 0 default
155   lbdone = 0;
156   count_msgs=0;
157   statsMsg = NULL;
158
159   if (_lb_args.statsOn()) theLbdb->CollectStatsOn();
160
161   load_balancer_created = 1;
162 #endif
163 }
164
165 CentralLB::~CentralLB()
166 {
167 #if CMK_LBDB_ON
168   delete [] statsMsgsList;
169   delete statsData;
170   theLbdb = CProxy_LBDatabase(_lbdb).ckLocalBranch();
171   if (theLbdb) {
172     theLbdb->getLBDB()->
173       RemoveNotifyMigrated(notifier);
174     theLbdb->
175       RemoveStartLBFn((LDStartLBFn)(staticStartLB));
176   }
177 #endif
178 }
179
180 void CentralLB::turnOn() 
181 {
182 #if CMK_LBDB_ON
183   theLbdb->getLBDB()->
184     TurnOnBarrierReceiver(receiver);
185   theLbdb->getLBDB()->
186     TurnOnNotifyMigrated(notifier);
187   theLbdb->getLBDB()->
188     TurnOnStartLBFn(startLbFnHdl);
189 #endif
190 }
191
192 void CentralLB::turnOff() 
193 {
194 #if CMK_LBDB_ON
195   theLbdb->getLBDB()->
196     TurnOffBarrierReceiver(receiver);
197   theLbdb->getLBDB()->
198     TurnOffNotifyMigrated(notifier);
199   theLbdb->getLBDB()->
200     TurnOffStartLBFn(startLbFnHdl);
201 #endif
202 }
203
204 void CentralLB::AtSync()
205 {
206   CkPrintf("AtSync CEntral LB\n");
207 #if CMK_LBDB_ON
208   DEBUGF(("[%d] CentralLB AtSync step %d!!!!!\n",CkMyPe(),step()));
209
210 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
211         CpvAccess(_currentObj)=this;
212 #endif
213
214   // if num of processor is only 1, nothing should happen
215   if (!QueryBalanceNow(step()) || CkNumPes() == 1) {
216     MigrationDone(0);
217     return;
218   }
219   if(CmiNodeAlive(CkMyPe())){
220     thisProxy [CkMyPe()].ProcessAtSyncMin();
221   }
222 #endif
223 }
224
225 #include "ComlibStrategy.h"
226
227 void CentralLB::ProcessAtSync()
228 {
229
230   // Reset all adaptive lb related fields since load balancing is being done.
231   lb_no_iterations = -1;
232   adaptive_lbdb.history_data.clear();
233   prev_load = 0.0;
234
235 #if CMK_LBDB_ON
236   if (reduction_started) return;              // reducton in progress
237
238   CmiAssert(CmiNodeAlive(CkMyPe()));
239   if (CkMyPe() == cur_ld_balancer) {
240     start_lb_time = CkWallTimer();
241   }
242
243
244 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
245         initMlogLBStep(thisgroup);
246 #endif
247
248   // build message
249   BuildStatsMsg();
250
251 #if USE_REDUCTION
252     // reduction to get total number of objects and comm
253     // so that processor 0 can pre-allocate load balancing database
254   int counts[2];
255   counts[0] = theLbdb->GetObjDataSz();
256   counts[1] = theLbdb->GetCommDataSz();
257
258   CkCallback cb(CkIndex_CentralLB::ReceiveCounts((CkReductionMsg*)NULL), 
259                   thisProxy[0]);
260   contribute(2*sizeof(int), counts, CkReduction::sum_int, cb);
261   reduction_started = 1;
262 #else
263   SendStats();
264 #endif
265 #endif
266 }
267
268 void CentralLB::ProcessAtSyncMin()
269 {
270 #if CMK_LBDB_ON
271   if (reduction_started) return;              // reducton in progress
272
273   CmiAssert(CmiNodeAlive(CkMyPe()));
274   if (CkMyPe() == cur_ld_balancer) {
275     start_lb_time = CkWallTimer();
276   }
277
278
279 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
280         initMlogLBStep(thisgroup);
281 #endif
282   
283   lb_no_iterations++;
284   CkPrintf("ProcessAtSyncMin [%d] lb_iteration [%d] lb_ideal_period [%d]\n", CkMyPe(),
285       lb_no_iterations, lb_ideal_period);
286
287   if (lb_no_iterations >= lb_ideal_period) {
288     CkPrintf("Since the time is past the collection period, send MinStats of [%d]\n", CkMyPe());
289     SendMinStats();
290   } else {
291
292  double total_walltime;
293  double idle_time;
294  double bg_walltime;
295   theLbdb->GetTime(&total_walltime,&total_walltime, &idle_time, &bg_walltime, &bg_walltime);
296     CkPrintf("No need to send MinStats of [%d] load: %lf\n\n", CkMyPe(),
297     total_walltime);
298     ResumeClients(0);
299   }
300 #endif
301 }
302
303 void CentralLB::SendMinStats() {
304
305  double total_walltime;
306  double idle_time;
307  double bg_walltime;
308   theLbdb->GetTime(&total_walltime,&total_walltime, &idle_time, &bg_walltime, &bg_walltime);
309   CkPrintf("Total walltime [%d] %lf\n", CkMyPe(), total_walltime);
310
311   // Since the total_walltime is cumulative since the last load balancing stage,
312   // Hence it is subtracted from the previous load.
313   double tmp = total_walltime;
314   total_walltime -= prev_load;
315   prev_load = tmp; 
316
317   double lb_data[3];
318   lb_data[0] = total_walltime;
319   lb_data[1] = total_walltime;
320   lb_data[2] = 1;
321
322   CkCallback cb(CkIndex_CentralLB::ReceiveMinStats((CkReductionMsg*)NULL), 
323                   thisProxy[0]);
324   contribute(3*sizeof(double), lb_data, lbDataCollectionType, cb);
325 }
326
327 void CentralLB::ReceiveMinStats(CkReductionMsg *msg) {
328   CmiAssert(CkMyPe() == 0);
329   double* load = (LBRealType *) msg->getData();
330   double max = load[1];
331   double avg = load[0]/load[2];
332   CkPrintf("Iteration[%d] Total load : %lf Avg load: %lf Max load: %lf\n\n",lb_no_iterations, load[0], load[0]/load[2], load[1]);
333
334   // Store the data for this iteration
335   AdaptiveData data;
336   data.iteration = lb_no_iterations;
337   data.max_load = max;
338   data.avg_load = avg;
339   adaptive_lbdb.history_data.push_back(data);
340
341   if (max/avg >= 1.01) {
342     CkPrintf("Carry out load balancing step\n");
343     thisProxy.ProcessAtSync();
344     return;
345   }
346
347   // Some heuristics for lbperiod
348
349   // If constant load or almost constant,
350   // then max * new_lb_period > avg * new_lb_period + lb_cost
351   if (adaptive_lbdb.history_data.size() > 3) {
352     max = 0.0;
353     avg = 0.0;
354     for (int i = 1; i < adaptive_lbdb.history_data.size(); i++) {
355       data = adaptive_lbdb.history_data[i];
356       max += data.max_load;
357       avg += data.avg_load;
358     }
359     max /= (lb_no_iterations - adaptive_lbdb.history_data[0].iteration);
360     avg /= (lb_no_iterations - adaptive_lbdb.history_data[0].iteration);
361
362     int ideal_period = (lb_strategy_cost + lb_migration_cost) / (max - avg);
363     CkPrintf("max : %lf, avg: %lf, strat cost: %lf, migration_cost: %lf, idealperiod : %d \n",
364         max, avg, lb_strategy_cost, lb_migration_cost, ideal_period);
365
366     CkPrintf("Not very overloaded\n\n");
367     thisProxy.ResumeClients(ideal_period, 0);
368   } else {
369     thisProxy.ResumeClients(0);
370   }
371 }
372
373
374 // called only on 0
375 void CentralLB::ReceiveCounts(CkReductionMsg  *msg)
376 {
377   CmiAssert(CkMyPe() == 0);
378   if (statsData == NULL) statsData = new LDStats;
379
380   int *counts = (int *)msg->getData();
381   int n_objs = counts[0];
382   int n_comm = counts[1];
383
384     // resize database
385   statsData->objData.resize(n_objs);
386   statsData->from_proc.resize(n_objs);
387   statsData->to_proc.resize(n_objs);
388   statsData->commData.resize(n_comm);
389
390   DEBUGF(("[%d] ReceiveCounts: n_objs:%d n_comm:%d\n",CkMyPe(), n_objs, n_comm));
391         
392     // broadcast call to let everybody start to send stats
393   thisProxy.SendStats();
394 }
395
396 void CentralLB::BuildStatsMsg()
397 {
398 #if CMK_LBDB_ON
399   // build and send stats
400   const int osz = theLbdb->GetObjDataSz();
401   const int csz = theLbdb->GetCommDataSz();
402
403   int npes = CkNumPes();
404   CLBStatsMsg* msg = new CLBStatsMsg(osz, csz);
405   _MEMCHECK(msg);
406   msg->from_pe = CkMyPe();
407 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
408         msg->step = step();
409 #endif
410   //msg->serial = CrnRand();
411
412 /*
413   theLbdb->TotalTime(&msg->total_walltime,&msg->total_cputime);
414   theLbdb->IdleTime(&msg->idletime);
415   theLbdb->BackgroundLoad(&msg->bg_walltime,&msg->bg_cputime);
416 */
417 #if CMK_LB_CPUTIMER
418   theLbdb->GetTime(&msg->total_walltime,&msg->total_cputime,
419                    &msg->idletime, &msg->bg_walltime,&msg->bg_cputime);
420 #else
421   theLbdb->GetTime(&msg->total_walltime,&msg->total_walltime,
422                    &msg->idletime, &msg->bg_walltime,&msg->bg_walltime);
423 #endif
424
425   msg->pe_speed = myspeed;
426   DEBUGF(("Processor %d Total time (wall,cpu) = %f %f Idle = %f Bg = %f %f\n", CkMyPe(),msg->total_walltime,msg->total_cputime,msg->idletime,msg->bg_walltime,msg->bg_cputime));
427
428   msg->n_objs = osz;
429   theLbdb->GetObjData(msg->objData);
430   msg->n_comm = csz;
431   theLbdb->GetCommData(msg->commData);
432 //  theLbdb->ClearLoads();
433   DEBUGF(("PE %d BuildStatsMsg %d objs, %d comm\n",CkMyPe(),msg->n_objs,msg->n_comm));
434
435   if(CkMyPe() == cur_ld_balancer) {
436     msg->avail_vector = new char[CkNumPes()];
437     LBDatabaseObj()->get_avail_vector(msg->avail_vector);
438     msg->next_lb = LBDatabaseObj()->new_lbbalancer();
439   }
440
441   CmiAssert(statsMsg == NULL);
442   statsMsg = msg;
443 #endif
444 }
445
446
447 // called on every processor
448 void CentralLB::SendStats()
449 {
450 #if CMK_LBDB_ON
451   CmiAssert(statsMsg != NULL);
452   reduction_started = 0;
453
454 #if USE_LDB_SPANNING_TREE
455   if(CkNumPes()>1024)
456   {
457     if (CkMyPe() == cur_ld_balancer)
458       thisProxy[CkMyPe()].ReceiveStats(statsMsg);
459     else
460       thisProxy[CkMyPe()].ReceiveStatsViaTree(statsMsg);
461   }
462   else
463 #endif
464   {
465     DEBUGF(("[%d] calling ReceiveStats on step %d \n",CmiMyPe(),step()));
466     thisProxy[cur_ld_balancer].ReceiveStats(statsMsg);
467   }
468
469   statsMsg = NULL;
470
471 #ifdef __BIGSIM__
472   BgEndStreaming();
473 #endif
474
475   {
476   // enfore the barrier to wait until centralLB says no
477   LDOMHandle h;
478   h.id.id.idx = 0;
479   theLbdb->getLBDB()->RegisteringObjects(h);
480   }
481 #endif
482 }
483
484 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
485 extern int donotCountMigration;
486 #endif
487
488 void CentralLB::Migrated(LDObjHandle h, int waitBarrier)
489 {
490 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
491     if(donotCountMigration){
492         return ;
493     }
494 #endif
495
496 #if CMK_LBDB_ON
497   if (waitBarrier) {
498             migrates_completed++;
499       DEBUGF(("[%d] An object migrated! %d %d\n",CkMyPe(),migrates_completed,migrates_expected));
500     if (migrates_completed == migrates_expected) {
501       MigrationDone(1);
502     }
503   }
504   else {
505     future_migrates_completed ++;
506     DEBUGF(("[%d] An object migrated with no barrier! %d expected: %d\n",CkMyPe(),future_migrates_completed,future_migrates_expected));
507     if (future_migrates_completed == future_migrates_expected)  {
508         CheckMigrationComplete();
509     }
510   }
511 #endif
512 }
513
514 void CentralLB::MissMigrate(int waitForBarrier)
515 {
516   LDObjHandle h;
517   Migrated(h, waitForBarrier);
518 }
519
520 // build a complete data from bufferred messages
521 // not used when USE_REDUCTION = 1
522 void CentralLB::buildStats()
523 {
524     statsData->nprocs() = stats_msg_count;
525     // allocate space
526     statsData->objData.resize(statsData->n_objs);
527     statsData->from_proc.resize(statsData->n_objs);
528     statsData->to_proc.resize(statsData->n_objs);
529     statsData->commData.resize(statsData->n_comm);
530
531     int nobj = 0;
532     int ncom = 0;
533     int nmigobj = 0;
534     // copy all data in individule message to this big structure
535     for (int pe=0; pe<CkNumPes(); pe++) {
536        int i;
537        CLBStatsMsg *msg = statsMsgsList[pe];
538        if(msg == NULL) continue;
539        for (i=0; i<msg->n_objs; i++) {
540          statsData->from_proc[nobj] = statsData->to_proc[nobj] = pe;
541          statsData->objData[nobj] = msg->objData[i];
542          if (msg->objData[i].migratable) nmigobj++;
543          nobj++;
544        }
545        for (i=0; i<msg->n_comm; i++) {
546          statsData->commData[ncom] = msg->commData[i];
547          ncom++;
548        }
549        // free the memory
550        delete msg;
551        statsMsgsList[pe]=0;
552     }
553     statsData->n_migrateobjs = nmigobj;
554 }
555
556 // deposit one processor data at a time, note database is pre-allocated
557 // to have enough space
558 // used when USE_REDUCTION = 1
559 void CentralLB::depositData(CLBStatsMsg *m)
560 {
561   int i;
562   if (m == NULL) return;
563
564   const int pe = m->from_pe;
565   struct ProcStats &procStat = statsData->procs[pe];
566   procStat.pe = pe;
567   procStat.total_walltime = m->total_walltime;
568   procStat.idletime = m->idletime;
569   procStat.bg_walltime = m->bg_walltime;
570 #if CMK_LB_CPUTIMER
571   procStat.total_cputime = m->total_cputime;
572   procStat.bg_cputime = m->bg_cputime;
573 #endif
574   procStat.pe_speed = m->pe_speed;
575   //procStat.utilization = 1.0;
576   procStat.available = CmiTrue;
577   procStat.n_objs = m->n_objs;
578
579   int &nobj = statsData->n_objs;
580   int &nmigobj = statsData->n_migrateobjs;
581   for (i=0; i<m->n_objs; i++) {
582       statsData->from_proc[nobj] = statsData->to_proc[nobj] = pe;
583       statsData->objData[nobj] = m->objData[i];
584       if (m->objData[i].migratable) nmigobj++;
585       nobj++;
586       CmiAssert(nobj <= statsData->objData.capacity());
587   }
588   int &n_comm = statsData->n_comm;
589   for (i=0; i<m->n_comm; i++) {
590       statsData->commData[n_comm] = m->commData[i];
591       n_comm++;
592       CmiAssert(n_comm <= statsData->commData.capacity());
593   }
594   delete m;
595 }
596
597 void CentralLB::ReceiveStats(CkMarshalledCLBStatsMessage &msg)
598 {
599 #if CMK_LBDB_ON
600   if (statsMsgsList == NULL) {
601     statsMsgsList = new CLBStatsMsg*[CkNumPes()];
602     CmiAssert(statsMsgsList != NULL);
603     for(int i=0; i < CkNumPes(); i++)
604       statsMsgsList[i] = 0;
605   }
606   if (statsData == NULL) statsData = new LDStats;
607
608     //  loop through all CLBStatsMsg in the incoming msg
609   int count = msg.getCount();
610   for (int num = 0; num < count; num++) 
611   {
612     CLBStatsMsg *m = msg.getMessage(num);
613     CmiAssert(m!=NULL);
614     const int pe = m->from_pe;
615     DEBUGF(("Stats msg received, %d %d %d %p step %d\n", pe,stats_msg_count,m->n_objs,m,step()));
616 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))     
617 /*      
618  *  if(m->step < step()){
619  *    //TODO: if a processor is redoing an old load balance step..
620  *    //tell it that the step is done and that it should not perform any migrations
621  *      thisProxy[pe].ReceiveDummyMigration();
622  *  }*/
623 #endif
624         
625     if(!CmiNodeAlive(pe)){
626         DEBUGF(("[%d] ReceiveStats called from invalidProcessor %d\n",CkMyPe(),pe));
627         continue;
628     }
629         
630     if (m->avail_vector!=NULL) {
631       LBDatabaseObj()->set_avail_vector(m->avail_vector,  m->next_lb);
632     }
633
634     if (statsMsgsList[pe] != 0) {
635       CkPrintf("*** Unexpected CLBStatsMsg in ReceiveStats from PE %d ***\n",
636              pe);
637     } else {
638       statsMsgsList[pe] = m;
639 #if USE_REDUCTION
640       depositData(m);
641 #else
642       // store per processor data right away
643       struct ProcStats &procStat = statsData->procs[pe];
644       procStat.pe = pe;
645       procStat.total_walltime = m->total_walltime;
646       procStat.idletime = m->idletime;
647       procStat.bg_walltime = m->bg_walltime;
648 #if CMK_LB_CPUTIMER
649       procStat.total_cputime = m->total_cputime;
650       procStat.bg_cputime = m->bg_cputime;
651 #endif
652       procStat.pe_speed = m->pe_speed;
653       //procStat.utilization = 1.0;
654       procStat.available = CmiTrue;
655       procStat.n_objs = m->n_objs;
656
657       statsData->n_objs += m->n_objs;
658       statsData->n_comm += m->n_comm;
659 #endif
660       stats_msg_count++;
661     }
662   }    // end of for
663
664   const int clients = CkNumValidPes();
665   DEBUGF(("THIS POINT count = %d, clients = %d\n",stats_msg_count,clients));
666  
667   if (stats_msg_count == clients) {
668         DEBUGF(("[%d] All stats messages received \n",CmiMyPe()));
669     statsData->nprocs() = stats_msg_count;
670     thisProxy[CkMyPe()].LoadBalance();
671   }
672 #endif
673 }
674
675 /** added by Abhinav for receiving msgs via spanning tree */
676 void CentralLB::ReceiveStatsViaTree(CkMarshalledCLBStatsMessage &msg)
677 {
678 #if CMK_LBDB_ON
679         CmiAssert(CkMyPe() != 0);
680         bufMsg.add(msg);         // buffer messages
681         count_msgs++;
682         //CkPrintf("here %d\n", CkMyPe());
683         if (count_msgs == st.numChildren+1) {
684                 if(st.parent == 0)
685                 {
686                         thisProxy[0].ReceiveStats(bufMsg);
687                         //CkPrintf("from %d\n", CkMyPe());
688                 }
689                 else
690                         thisProxy[st.parent].ReceiveStatsViaTree(bufMsg);
691                 count_msgs = 0;
692                 bufMsg.free();
693         } 
694 #endif
695 }
696
697 void CentralLB::LoadBalance()
698 {
699 #if CMK_LBDB_ON
700   int proc;
701   const int clients = CkNumPes();
702
703 #if ! USE_REDUCTION
704   // build data
705   buildStats();
706 #else
707   for (proc = 0; proc < clients; proc++) statsMsgsList[proc] = NULL;
708 #endif
709
710   if (_lb_args.debug()) 
711       CmiPrintf("\nCharmLB> %s: PE [%d] step %d starting at %f Memory: %f MB\n",
712                   lbname, cur_ld_balancer, step(), start_lb_time,
713                   CmiMemoryUsage()/(1024.0*1024.0));
714
715   // if we are in simulation mode read data
716   if (LBSimulation::doSimulation) simulationRead();
717
718   char *availVector = LBDatabaseObj()->availVector();
719   for(proc = 0; proc < clients; proc++)
720       statsData->procs[proc].available = (CmiBool)availVector[proc];
721
722   preprocess(statsData);
723
724 //    CkPrintf("Before Calling Strategy\n");
725
726   if (_lb_args.printSummary()) {
727       LBInfo info(clients);
728         // not take comm data
729       info.getInfo(statsData, clients, 0);
730       LBRealType mLoad, mCpuLoad, totalLoad;
731       info.getSummary(mLoad, mCpuLoad, totalLoad);
732       int nmsgs, nbytes;
733       statsData->computeNonlocalComm(nmsgs, nbytes);
734       CkPrintf("[%d] Load Summary (before LB): max (with bg load): %f max (obj only): %f average: %f at step %d nonlocal: %d msgs %.2fKB.\n", CkMyPe(), mLoad, mCpuLoad, totalLoad/clients, step(), nmsgs, 1.0*nbytes/1024);
735 //      if (_lb_args.debug() > 1) {
736 //        for (int i=0; i<statsData->n_objs; i++)
737 //          CmiPrintf("[%d] %.10f %.10f\n", i, statsData->objData[i].minWall, statsData->objData[i].maxWall);
738 //      }
739   }
740
741 #if CMK_REPLAYSYSTEM
742   LDHandle *loadBalancer_pointers;
743   if (_replaySystem) {
744     loadBalancer_pointers = (LDHandle*)malloc(CkNumPes()*sizeof(LDHandle));
745     for (int i=0; i<statsData->n_objs; ++i) loadBalancer_pointers[statsData->from_proc[i]] = statsData->objData[i].handle.omhandle.ldb;
746   }
747 #endif
748   
749   LBMigrateMsg* migrateMsg = Strategy(statsData);
750 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
751         migrateMsg->step = step();
752 #endif
753
754 #if CMK_REPLAYSYSTEM
755   CpdHandleLBMessage(&migrateMsg);
756   if (_replaySystem) {
757     for (int i=0; i<migrateMsg->n_moves; ++i) migrateMsg->moves[i].obj.omhandle.ldb = loadBalancer_pointers[migrateMsg->moves[i].from_pe];
758     free(loadBalancer_pointers);
759   }
760 #endif
761   
762   LBDatabaseObj()->get_avail_vector(migrateMsg->avail_vector);
763   migrateMsg->next_lb = LBDatabaseObj()->new_lbbalancer();
764
765   // if this is the step at which we need to dump the database
766   simulationWrite();
767
768 //  calculate predicted load
769 //  very time consuming though, so only happen when debugging is on
770   if (_lb_args.printSummary()) {
771       LBInfo info(clients);
772         // not take comm data
773       getPredictedLoadWithMsg(statsData, clients, migrateMsg, info, 0);
774       LBRealType mLoad, mCpuLoad, totalLoad;
775       info.getSummary(mLoad, mCpuLoad, totalLoad);
776       int nmsgs, nbytes;
777       statsData->computeNonlocalComm(nmsgs, nbytes);
778       CkPrintf("[%d] Load Summary (after LB): max (with bg load): %f max (obj only): %f average: %f at step %d nonlocal: %d msgs %.2fKB useMem: %.2fKB.\n", CkMyPe(), mLoad, mCpuLoad, totalLoad/clients, step(), nmsgs, 1.0*nbytes/1024, (1.0*useMem())/1024);
779       for (int i=0; i<clients; i++)
780         migrateMsg->expectedLoad[i] = info.peLoads[i];
781   }
782
783   DEBUGF(("[%d]calling recv migration\n",CkMyPe()));
784 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_)) 
785     lbDecisionCount++;
786     migrateMsg->lbDecisionCount = lbDecisionCount;
787 #endif
788
789   envelope *env = UsrToEnv(migrateMsg);
790   if (1) {
791       // broadcast
792     thisProxy.ReceiveMigration(migrateMsg);
793   }
794   else {
795     // split the migration for each processor
796     for (int p=0; p<CkNumPes(); p++) {
797       LBMigrateMsg *m = extractMigrateMsg(migrateMsg, p);
798       thisProxy[p].ReceiveMigration(m);
799     }
800     delete migrateMsg;
801   }
802
803   // Zero out data structures for next cycle
804   // CkPrintf("zeroing out data\n");
805   statsData->clear();
806   stats_msg_count=0;
807 #endif
808 }
809
810 // test if sender and receiver in a commData is nonmigratable.
811 static int isMigratable(LDObjData **objData, int *len, int count, const LDCommData &commData)
812 {
813 #if CMK_LBDB_ON
814   for (int pe=0 ; pe<count; pe++)
815   {
816     for (int i=0; i<len[pe]; i++)
817       if (LDObjIDEqual(objData[pe][i].objID(), commData.sender.objID()) ||
818           LDObjIDEqual(objData[pe][i].objID(), commData.receiver.get_destObj().objID())) 
819       return 0;
820   }
821 #endif
822   return 1;
823 }
824
825 // rebuild LDStats and remove all non-migratble objects and related things
826 void CentralLB::removeNonMigratable(LDStats* stats, int count)
827 {
828   int i;
829
830   // check if we have non-migratable objects
831   int have = 0;
832   for (i=0; i<stats->n_objs; i++) 
833   {
834     LDObjData &odata = stats->objData[i];
835     if (!odata.migratable) {
836       have = 1; break;
837     }
838   }
839   if (have == 0) return;
840
841   CkVec<LDObjData> nonmig;
842   CkVec<int> new_from_proc, new_to_proc;
843   nonmig.resize(stats->n_migrateobjs);
844   new_from_proc.resize(stats->n_migrateobjs);
845   new_to_proc.resize(stats->n_migrateobjs);
846   int n_objs = 0;
847   for (i=0; i<stats->n_objs; i++) 
848   {
849     LDObjData &odata = stats->objData[i];
850     if (odata.migratable) {
851       nonmig[n_objs] = odata;
852       new_from_proc[n_objs] = stats->from_proc[i];
853       new_to_proc[n_objs] = stats->to_proc[i];
854       n_objs ++;
855     }
856     else {
857       stats->procs[stats->from_proc[i]].bg_walltime += odata.wallTime;
858 #if CMK_LB_CPUTIMER
859       stats->procs[stats->from_proc[i]].bg_cputime += odata.cpuTime;
860 #endif
861     }
862   }
863   CmiAssert(stats->n_migrateobjs == n_objs);
864
865   stats->makeCommHash();
866   
867   CkVec<LDCommData> newCommData;
868   newCommData.resize(stats->n_comm);
869   int n_comm = 0;
870   for (i=0; i<stats->n_comm; i++) 
871   {
872     LDCommData& cdata = stats->commData[i];
873     if (!cdata.from_proc()) 
874     {
875       int idx = stats->getSendHash(cdata);
876       CmiAssert(idx != -1);
877       if (!stats->objData[idx].migratable) continue;
878     }
879     switch (cdata.receiver.get_type()) {
880     case LD_PROC_MSG:
881       break;
882     case LD_OBJ_MSG:  {
883       int idx = stats->getRecvHash(cdata);
884       if (stats->complete_flag)
885         CmiAssert(idx != -1);
886       else if (idx == -1) continue;          // receiver not in this group
887       if (!stats->objData[idx].migratable) continue;
888       break;
889       }
890     case LD_OBJLIST_MSG:    // object message FIXME add multicast
891       break;
892     }
893     newCommData[n_comm] = cdata;
894     n_comm ++;
895   }
896
897   if (n_objs != stats->n_objs) CmiPrintf("Removed %d nonmigratable %d comms - n_objs:%d migratable:%d\n", stats->n_objs-n_objs, stats->n_objs, stats->n_migrateobjs, stats->n_comm-n_comm);
898
899   // swap to new data
900   stats->objData = nonmig;
901   stats->from_proc = new_from_proc;
902   stats->to_proc = new_to_proc;
903   stats->n_objs = n_objs;
904
905   stats->commData = newCommData;
906   stats->n_comm = n_comm;
907
908   stats->deleteCommHash();
909   stats->makeCommHash();
910
911 }
912
913
914 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
915 extern int restarted;
916 #endif
917
918 void CentralLB::ReceiveMigration(LBMigrateMsg *m)
919 {
920   storedMigrateMsg = m;
921   CkCallback cb(CkIndex_CentralLB::ProcessReceiveMigration((CkReductionMsg*)NULL),
922                   thisProxy);
923   contribute(0, NULL, CkReduction::max_int, cb);
924 }
925
926 void CentralLB::ProcessReceiveMigration(CkReductionMsg  *msg)
927 {
928 #if CMK_LBDB_ON
929         int i;
930         LBMigrateMsg *m = storedMigrateMsg;
931         CmiAssert(m!=NULL);
932         delete msg;
933
934 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
935         int *dummyCounts;
936
937         DEBUGF(("[%d] Starting ReceiveMigration WITH step %d m->step %d\n",CkMyPe(),step(),m->step));
938         // CmiPrintf("[%d] Starting ReceiveMigration step %d m->step %d\n",CkMyPe(),step(),m->step);
939         if(step() > m->step){
940                 char str[100];
941                 envelope *env = UsrToEnv(m);
942                 CmiPrintf("[%d] Object %s tProcessed %d m->TN %d\n",CmiMyPe(),mlogData->objID.toString(str),mlogData->tProcessed,env->TN);
943                 return;
944         }
945         lbDecisionCount = m->lbDecisionCount;
946 #endif
947
948   if (_lb_args.debug() > 1) 
949     if (CkMyPe()%1024==0) CmiPrintf("[%d] Starting ReceiveMigration step %d at %f\n",CkMyPe(),step(), CmiWallTimer());
950
951   for (i=0; i<CkNumPes(); i++) theLbdb->lastLBInfo.expectedLoad[i] = m->expectedLoad[i];
952   CmiAssert(migrates_expected <= 0 || migrates_completed == migrates_expected);
953 /*FAULT_EVAC*/
954   if(!CmiNodeAlive(CkMyPe())){
955         delete m;
956         return;
957   }
958   migrates_expected = 0;
959   future_migrates_expected = 0;
960 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
961         int sending=0;
962     int dummy=0;
963         LBDB *_myLBDB = theLbdb->getLBDB();
964         if(_restartFlag){
965         dummyCounts = new int[CmiNumPes()];
966         bzero(dummyCounts,sizeof(int)*CmiNumPes());
967     }
968 #endif
969   for(i=0; i < m->n_moves; i++) {
970     MigrateInfo& move = m->moves[i];
971     const int me = CkMyPe();
972     if (move.from_pe == me && move.to_pe != me) {
973       DEBUGF(("[%d] migrating object to %d\n",move.from_pe,move.to_pe));
974       // migrate object, in case it is already gone, inform toPe
975 #if (!defined(_FAULT_MLOG_) && !defined(_FAULT_CAUSAL_))
976       if (theLbdb->Migrate(move.obj,move.to_pe) == 0) 
977          thisProxy[move.to_pe].MissMigrate(!move.async_arrival);
978 #else
979             if(_restartFlag == 0){
980                 DEBUG(CmiPrintf("[%d] need to move object from %d to %d \n",CkMyPe(),move.from_pe,move.to_pe));
981                 theLbdb->Migrate(move.obj,move.to_pe);
982                 sending++;
983             }else{
984                 if(_myLBDB->validObjHandle(move.obj)){
985                     DEBUG(CmiPrintf("[%d] need to move object from %d to %d \n",CkMyPe(),move.from_pe,move.to_pe));
986                     theLbdb->Migrate(move.obj,move.to_pe);
987                     sending++;
988                 }else{
989                     DEBUG(CmiPrintf("[%d] dummy move to pe %d detected after restart \n",CmiMyPe(),move.to_pe));
990                     dummyCounts[move.to_pe]++;
991                     dummy++;
992                 }
993             }
994 #endif
995     } else if (move.from_pe != me && move.to_pe == me) {
996        DEBUGF(("[%d] expecting object from %d\n",move.to_pe,move.from_pe));
997       if (!move.async_arrival) migrates_expected++;
998       else future_migrates_expected++;
999     }
1000   }
1001   DEBUGF(("[%d] in ReceiveMigration %d moves expected: %d future expected: %d\n",CkMyPe(),m->n_moves, migrates_expected, future_migrates_expected));
1002   // if (_lb_debug) CkPrintf("[%d] expecting %d objects migrating.\n", CkMyPe(), migrates_expected);
1003
1004 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1005         if(_restartFlag){
1006                 sendDummyMigrationCounts(dummyCounts);
1007                 _restartFlag  =0;
1008         delete []dummyCounts;
1009         }
1010 #endif
1011
1012
1013 #if 0
1014   if (m->n_moves ==0) {
1015     theLbdb->SetLBPeriod(theLbdb->GetLBPeriod()*2);
1016   }
1017 #endif
1018   cur_ld_balancer = m->next_lb;
1019   if((CkMyPe() == cur_ld_balancer) && (cur_ld_balancer != 0)){
1020       LBDatabaseObj()->set_avail_vector(m->avail_vector, -2);
1021   }
1022
1023   if (migrates_expected == 0 || migrates_completed == migrates_expected)
1024     MigrationDone(1);
1025   delete m;
1026
1027 //      CkEvacuatedElement();
1028 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1029 //  migrates_expected = 0;
1030 //  //  ResumeClients(1);
1031 #endif
1032 #endif
1033 }
1034
1035 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1036 void CentralLB::ReceiveDummyMigration(int globalDecisionCount){
1037     DEBUGF(("[%d] ReceiveDummyMigration called for step %d with globalDecisionCount %d\n",CkMyPe(),step(),globalDecisionCount));
1038     //TODO: this is gonna be important when a crash happens during checkpoint
1039     //the globalDecisionCount would have to be saved and compared against
1040     //a future recvMigration
1041                 
1042         thisProxy[CkMyPe()].ResumeClients(1);
1043 }
1044 #endif
1045
1046 void CentralLB::MigrationDone(int balancing)
1047 {
1048 #if CMK_LBDB_ON
1049   migrates_completed = 0;
1050   migrates_expected = -1;
1051   // clear load stats
1052   if (balancing) theLbdb->ClearLoads();
1053   // Increment to next step
1054   theLbdb->incStep();
1055         DEBUGF(("[%d] Incrementing Step %d \n",CkMyPe(),step()));
1056   // if sync resume, invoke a barrier
1057
1058 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1059     savedBalancing = balancing;
1060     startLoadBalancingMlog(&resumeCentralLbAfterChkpt,(void *)this);
1061 #endif
1062
1063   LBDatabase::Object()->MigrationDone();    // call registered callbacks
1064
1065   LoadbalanceDone(balancing);        // callback
1066 #if (!defined(_FAULT_MLOG_) && !defined(_FAULT_CAUSAL_))
1067   // if sync resume invoke a barrier
1068   if (balancing && _lb_args.syncResume()) {
1069     CkCallback cb(CkIndex_CentralLB::ResumeClients((CkReductionMsg*)NULL), 
1070                   thisProxy);
1071     contribute(0, NULL, CkReduction::sum_int, cb);
1072   }
1073   else{ 
1074     if(CmiNodeAlive(CkMyPe())){
1075         thisProxy [CkMyPe()].ResumeClients(balancing);
1076     }   
1077   }     
1078 #if CMK_GRID_QUEUE_AVAILABLE
1079   CmiGridQueueDeregisterAll ();
1080   CpvAccess(CkGridObject) = NULL;
1081 #endif
1082 #endif 
1083 #endif
1084 }
1085
1086 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1087 void CentralLB::endMigrationDone(int balancing){
1088     DEBUGF(("[%d] CentralLB::endMigrationDone step %d\n",CkMyPe(),step()));
1089
1090
1091   if (balancing && _lb_args.syncResume()) {
1092     CkCallback cb(CkIndex_CentralLB::ResumeClients((CkReductionMsg*)NULL),
1093                   thisProxy);
1094     contribute(0, NULL, CkReduction::sum_int, cb);
1095   }
1096   else{
1097     if(CmiNodeAlive(CkMyPe())){
1098     DEBUGF(("[%d] Sending ResumeClients balancing %d \n",CkMyPe(),balancing));
1099     thisProxy [CkMyPe()].ResumeClients(balancing);
1100     }
1101   }
1102
1103 }
1104 #endif
1105
1106 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1107 void resumeCentralLbAfterChkpt(void *_lb){
1108     CentralLB *lb= (CentralLB *)_lb;
1109     CpvAccess(_currentObj)=lb;
1110     lb->endMigrationDone(lb->savedBalancing);
1111 }
1112 #endif
1113
1114
1115 void CentralLB::ResumeClients(CkReductionMsg *msg)
1116 {
1117   ResumeClients(1);
1118   delete msg;
1119 }
1120
1121 void CentralLB::ResumeClients(int ideal_period, int balancing) {
1122   lb_ideal_period = ideal_period;
1123   ResumeClients(balancing);
1124 }
1125
1126 void CentralLB::ResumeClients(int balancing)
1127 {
1128 #if CMK_LBDB_ON
1129 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1130     resumeCount++;
1131     globalResumeCount = resumeCount;
1132 #endif
1133   DEBUGF(("[%d] Resuming clients. balancing:%d.\n",CkMyPe(),balancing));
1134   if (balancing && _lb_args.debug() && CkMyPe() == cur_ld_balancer) {
1135     double end_lb_time = CkWallTimer();
1136   }
1137
1138 #if (!defined(_FAULT_MLOG_) && !defined(_FAULT_CAUSAL_))
1139   if (balancing) ComlibNotifyMigrationDone();  
1140 #endif
1141
1142   theLbdb->ResumeClients();
1143   if (balancing)  {
1144     CheckMigrationComplete();
1145     if (future_migrates_expected == 0 || 
1146             future_migrates_expected == future_migrates_completed) {
1147       CheckMigrationComplete();
1148     }
1149   }
1150 #endif
1151 }
1152
1153 /*
1154   migration of objects contains two different kinds:
1155   (1) objects want to make a barrier for migration completion
1156       (waitForBarrier is true)
1157       migrationDone() to finish and resumeClients
1158   (2) objects don't need a barrier
1159   However, next load balancing can only happen when both migrations complete
1160 */ 
1161 void CentralLB::CheckMigrationComplete()
1162 {
1163 #if CMK_LBDB_ON
1164   lbdone ++;
1165   if (lbdone == 2) {
1166     if (_lb_args.debug() && CkMyPe()==0) {
1167       double end_lb_time = CkWallTimer();
1168       CkPrintf("CharmLB> %s: PE [%d] step %d finished at %f duration %f s\n\n",
1169                 lbname, cur_ld_balancer, step()-1, end_lb_time,
1170                 end_lb_time-start_lb_time);
1171     }
1172
1173     lb_migration_cost = (CkWallTimer() - start_lb_time);
1174
1175     lbdone = 0;
1176     future_migrates_expected = -1;
1177     future_migrates_completed = 0;
1178     DEBUGF(("[%d] Migration Complete\n", CkMyPe()));
1179     // release local barrier  so that the next load balancer can go
1180     LDOMHandle h;
1181     h.id.id.idx = 0;
1182     theLbdb->getLBDB()->DoneRegisteringObjects(h);
1183     // switch to the next load balancer in the list
1184     // subtle: called from Migrated() may result in Migrated() called in next LB
1185     theLbdb->nextLoadbalancer(seqno);
1186   }
1187 #endif
1188 }
1189
1190 void CentralLB::preprocess(LDStats* stats)
1191 {
1192   if (_lb_args.ignoreBgLoad())
1193     stats->clearBgLoad();
1194
1195   // Call the predictor for the future
1196   if (_lb_predict) FuturePredictor(statsData);
1197 }
1198
1199 // default load balancing strategy
1200 LBMigrateMsg* CentralLB::Strategy(LDStats* stats)
1201 {
1202 #if CMK_LBDB_ON
1203   double strat_start_time = CkWallTimer();
1204   if (_lb_args.debug())
1205     CkPrintf("CharmLB> %s: PE [%d] strategy starting at %f\n", lbname, cur_ld_balancer, strat_start_time);
1206
1207   work(stats);
1208
1209   if (_lb_args.debug()>1)  {
1210     CkPrintf("CharmLB> Obj Map:\n");
1211     for (int i=0; i<stats->n_objs; i++) CkPrintf("%d ", stats->to_proc[i]);
1212     CkPrintf("\n");
1213   }
1214
1215   LBMigrateMsg *msg = createMigrateMsg(stats);
1216
1217   if (_lb_args.debug()) {
1218     double strat_end_time = CkWallTimer();
1219     envelope *env = UsrToEnv(msg);
1220
1221     double lbdbMemsize = LBDatabase::Object()->useMem()/1000;
1222     CkPrintf("CharmLB> %s: PE [%d] Memory: LBManager: %d KB CentralLB: %d KB\n",
1223               lbname, cur_ld_balancer, (int)lbdbMemsize, (int)(useMem()/1000));
1224     CkPrintf("CharmLB> %s: PE [%d] #Objects migrating: %d, LBMigrateMsg size: %.2f MB\n", lbname, cur_ld_balancer, msg->n_moves, env->getTotalsize()/1024.0/1024.0);
1225     CkPrintf("CharmLB> %s: PE [%d] strategy finished at %f duration %f s\n",
1226               lbname, cur_ld_balancer, strat_end_time, strat_end_time-strat_start_time);
1227     lb_strategy_cost = (strat_end_time - strat_start_time);
1228     CkPrintf("Strategy cost %f %f %f\n", strat_end_time, strat_start_time, lb_strategy_cost);
1229   }
1230
1231   return msg;
1232 #else
1233   return NULL;
1234 #endif
1235 }
1236
1237 void CentralLB::work(LDStats* stats)
1238 {
1239   // does nothing but print the database
1240   stats->print();
1241 }
1242
1243 // generate migrate message from stats->from_proc and to_proc
1244 LBMigrateMsg * CentralLB::createMigrateMsg(LDStats* stats)
1245 {
1246   int i;
1247   CkVec<MigrateInfo*> migrateInfo;
1248   for (i=0; i<stats->n_objs; i++) {
1249     LDObjData &objData = stats->objData[i];
1250     int frompe = stats->from_proc[i];
1251     int tope = stats->to_proc[i];
1252     if (frompe != tope) {
1253       //      CkPrintf("[%d] Obj %d migrating from %d to %d\n",
1254       //         CkMyPe(),obj,pe,dest);
1255       MigrateInfo *migrateMe = new MigrateInfo;
1256       migrateMe->obj = objData.handle;
1257       migrateMe->from_pe = frompe;
1258       migrateMe->to_pe = tope;
1259       migrateMe->async_arrival = objData.asyncArrival;
1260       migrateInfo.insertAtEnd(migrateMe);
1261     }
1262   }
1263
1264   int migrate_count=migrateInfo.length();
1265   LBMigrateMsg* msg = new(migrate_count,CkNumPes(),CkNumPes(),0) LBMigrateMsg;
1266   msg->n_moves = migrate_count;
1267   for(i=0; i < migrate_count; i++) {
1268     MigrateInfo* item = (MigrateInfo*) migrateInfo[i];
1269     msg->moves[i] = *item;
1270     delete item;
1271     migrateInfo[i] = 0;
1272   }
1273   return msg;
1274 }
1275
1276 LBMigrateMsg * CentralLB::extractMigrateMsg(LBMigrateMsg *m, int p)
1277 {
1278   int nmoves = 0;
1279   int nunavail = 0;
1280   int i;
1281   for (i=0; i<m->n_moves; i++) {
1282     MigrateInfo* item = (MigrateInfo*) &m->moves[i];
1283     if (item->from_pe == p || item->to_pe == p) nmoves++;
1284   }
1285   for (i=0; i<CkNumPes();i++) {
1286     if (!m->avail_vector[i]) nunavail++;
1287   }
1288   LBMigrateMsg* msg;
1289   if (nunavail) msg = new(nmoves,CkNumPes(),CkNumPes(),0) LBMigrateMsg;
1290   else msg = new(nmoves,0,0,0) LBMigrateMsg;
1291   msg->n_moves = nmoves;
1292   msg->level = m->level;
1293   msg->next_lb = m->next_lb;
1294   for (i=0,nmoves=0; i<m->n_moves; i++) {
1295     MigrateInfo* item = (MigrateInfo*) &m->moves[i];
1296     if (item->from_pe == p || item->to_pe == p) {
1297       msg->moves[nmoves] = *item;
1298       nmoves++;
1299     }
1300   }
1301   // copy processor data
1302   if (nunavail)
1303   for (i=0; i<CkNumPes();i++) {
1304     msg->avail_vector[i] = m->avail_vector[i];
1305     msg->expectedLoad[i] = m->expectedLoad[i];
1306   }
1307   return msg;
1308 }
1309
1310 void CentralLB::simulationWrite() {
1311   if(step() == LBSimulation::dumpStep)
1312   {
1313     // here we are supposed to dump the database
1314     int dumpFileSize = strlen(LBSimulation::dumpFile) + 4;
1315     char *dumpFileName = (char *)malloc(dumpFileSize);
1316     while (sprintf(dumpFileName, "%s.%d", LBSimulation::dumpFile, LBSimulation::dumpStep) >= dumpFileSize) {
1317       free(dumpFileName);
1318       dumpFileSize+=3;
1319       dumpFileName = (char *)malloc(dumpFileSize);
1320     }
1321     writeStatsMsgs(dumpFileName);
1322     free(dumpFileName);
1323     CmiPrintf("LBDump: Dumped the load balancing data at step %d.\n",LBSimulation::dumpStep);
1324     ++LBSimulation::dumpStep;
1325     --LBSimulation::dumpStepSize;
1326     if (LBSimulation::dumpStepSize <= 0) { // prevent stupid step sizes
1327       CmiPrintf("Charm++> Exiting...\n");
1328       CkExit();
1329     }
1330     return;
1331   }
1332 }
1333
1334 void CentralLB::simulationRead() {
1335   LBSimulation *simResults = NULL, *realResults;
1336   LBMigrateMsg *voidMessage = new (0,0,0,0) LBMigrateMsg();
1337   voidMessage->n_moves=0;
1338   for ( ;LBSimulation::simStepSize > 0; --LBSimulation::simStepSize, ++LBSimulation::simStep) {
1339     // here we are supposed to read the data from the dump database
1340     int simFileSize = strlen(LBSimulation::dumpFile) + 4;
1341     char *simFileName = (char *)malloc(simFileSize);
1342     while (sprintf(simFileName, "%s.%d", LBSimulation::dumpFile, LBSimulation::simStep) >= simFileSize) {
1343       free(simFileName);
1344       simFileSize+=3;
1345       simFileName = (char *)malloc(simFileSize);
1346     }
1347     readStatsMsgs(simFileName);
1348
1349     // allocate simResults (only the first step)
1350     if (simResults == NULL) {
1351       simResults = new LBSimulation(LBSimulation::simProcs);
1352       realResults = new LBSimulation(LBSimulation::simProcs);
1353     }
1354     else {
1355       // should be the same number of procs of the original simulation!
1356       if (!LBSimulation::procsChanged) {
1357         // it means we have a previous step, so in simResults there is data.
1358         // we can now print the real effects of the load balancer during the simulation
1359         // or print the difference between the predicted data and the real one.
1360         realResults->reset();
1361         // reset to_proc of statsData to be equal to from_proc
1362         for (int k=0; k < statsData->n_objs; ++k) statsData->to_proc[k] = statsData->from_proc[k];
1363         findSimResults(statsData, LBSimulation::simProcs, voidMessage, realResults);
1364         simResults->PrintDifferences(realResults,statsData);
1365       }
1366       simResults->reset();
1367     }
1368
1369     // now pass it to the strategy routine
1370     double startT = CkWallTimer();
1371     preprocess(statsData);
1372     CmiPrintf("%s> Strategy starts ... \n", lbname);
1373     LBMigrateMsg* migrateMsg = Strategy(statsData);
1374     CmiPrintf("%s> Strategy took %fs memory usage: CentralLB: %d KB.\n",
1375                lbname, CkWallTimer()-startT, (int)(useMem()/1000));
1376
1377     // now calculate the results of the load balancing simulation
1378     findSimResults(statsData, LBSimulation::simProcs, migrateMsg, simResults);
1379
1380     // now we have the simulation data, so print it and loop
1381     CmiPrintf("Charm++> LBSim: Simulation of load balancing step %d done.\n",LBSimulation::simStep);
1382     // **CWL** Officially recording my disdain here for using ints for bool
1383     if (LBSimulation::showDecisionsOnly) {
1384       simResults->PrintDecisions(migrateMsg, simFileName, 
1385                                  LBSimulation::simProcs);
1386     } else {
1387       simResults->PrintSimulationResults();
1388     }
1389
1390     free(simFileName);
1391     delete migrateMsg;
1392     CmiPrintf("Charm++> LBSim: Passing to the next step\n");
1393   }
1394   // deallocate simResults
1395   delete simResults;
1396   CmiPrintf("Charm++> Exiting...\n");
1397   CkExit();
1398 }
1399
1400 void CentralLB::readStatsMsgs(const char* filename) 
1401 {
1402 #if CMK_LBDB_ON
1403   int i;
1404   FILE *f = fopen(filename, "r");
1405   if (f==NULL) {
1406     CmiPrintf("Fatal Error> Cannot open LB Dump file %s!\n", filename);
1407     CmiAbort("");
1408   }
1409
1410   // at this stage, we need to rebuild the statsMsgList and
1411   // statsDataList structures. For that first deallocate the
1412   // old structures
1413   if (statsMsgsList) {
1414     for(i = 0; i < stats_msg_count; i++)
1415       delete statsMsgsList[i];
1416     delete[] statsMsgsList;
1417     statsMsgsList=0;
1418   }
1419
1420   PUP::fromDisk pd(f);
1421   PUP::machineInfo machInfo;
1422
1423   pd((char *)&machInfo, sizeof(machInfo));      // read machine info
1424   PUP::xlater p(machInfo, pd);
1425
1426   if (_lb_args.lbversion() > 1) {
1427     p|_lb_args.lbversion();             // write version number
1428     CkPrintf("LB> File version detected: %d\n", _lb_args.lbversion());
1429     CmiAssert(_lb_args.lbversion() <= LB_FORMAT_VERSION);
1430   }
1431   p|stats_msg_count;
1432
1433   CmiPrintf("readStatsMsgs for %d pes starts ... \n", stats_msg_count);
1434   if (LBSimulation::simProcs == 0) LBSimulation::simProcs = stats_msg_count;
1435   if (LBSimulation::simProcs != stats_msg_count) LBSimulation::procsChanged = true;
1436
1437   // LBSimulation::simProcs must be set
1438   statsData->pup(p);
1439
1440   CmiPrintf("Simulation for %d pes \n", LBSimulation::simProcs);
1441   CmiPrintf("n_obj: %d n_migratble: %d \n", statsData->n_objs, statsData->n_migrateobjs);
1442
1443   // file f is closed in the destructor of PUP::fromDisk
1444   CmiPrintf("ReadStatsMsg from %s completed\n", filename);
1445 #endif
1446 }
1447
1448 void CentralLB::writeStatsMsgs(const char* filename) 
1449 {
1450 #if CMK_LBDB_ON
1451   FILE *f = fopen(filename, "w");
1452   if (f==NULL) {
1453     CmiPrintf("Fatal Error> writeStatsMsgs failed to open the output file %s!\n", filename);
1454     CmiAbort("");
1455   }
1456
1457   const PUP::machineInfo &machInfo = PUP::machineInfo::current();
1458   PUP::toDisk p(f);
1459   p((char *)&machInfo, sizeof(machInfo));       // machine info
1460
1461   p|_lb_args.lbversion();               // write version number
1462   p|stats_msg_count;
1463   statsData->pup(p);
1464
1465   fclose(f);
1466
1467   CmiPrintf("WriteStatsMsgs to %s succeed!\n", filename);
1468 #endif
1469 }
1470
1471 // calculate the predicted wallclock/cpu load for every processors
1472 // considering communication overhead if considerComm is true
1473 void getPredictedLoadWithMsg(BaseLB::LDStats* stats, int count, 
1474                       LBMigrateMsg *msg, LBInfo &info, 
1475                       int considerComm)
1476 {
1477 #if CMK_LBDB_ON
1478         stats->makeCommHash();
1479
1480         // update to_proc according to migration msgs
1481         for(int i = 0; i < msg->n_moves; i++) {
1482           MigrateInfo &mInfo = msg->moves[i];
1483           int idx = stats->getHash(mInfo.obj.objID(), mInfo.obj.omID());
1484           CmiAssert(idx != -1);
1485           stats->to_proc[idx] = mInfo.to_pe;
1486         }
1487
1488         info.getInfo(stats, count, considerComm);
1489 #endif
1490 }
1491
1492
1493 void CentralLB::findSimResults(LDStats* stats, int count, LBMigrateMsg* msg, LBSimulation* simResults)
1494 {
1495     CkAssert(simResults != NULL && count == simResults->numPes);
1496     // estimate the new loads of the processors. As a first approximation, this is the
1497     // sum of the cpu times of the objects on that processor
1498     double startT = CkWallTimer();
1499     getPredictedLoadWithMsg(stats, count, msg, simResults->lbinfo, 1);
1500     CmiPrintf("getPredictedLoad finished in %fs\n", CkWallTimer()-startT);
1501 }
1502
1503 void CentralLB::pup(PUP::er &p) { 
1504   BaseLB::pup(p); 
1505   if (p.isUnpacking())  {
1506     initLB(CkLBOptions(seqno)); 
1507   }
1508   p|reduction_started;
1509   int has_statsMsg=0;
1510   if (p.isPacking()) has_statsMsg = (statsMsg!=NULL);
1511   p|has_statsMsg;
1512   if (has_statsMsg) {
1513     if (p.isUnpacking())
1514       statsMsg = new CLBStatsMsg;
1515     statsMsg->pup(p);
1516   }
1517 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1518   p | lbDecisionCount;
1519   p | resumeCount;
1520 #endif
1521         
1522 }
1523
1524 int CentralLB::useMem() { 
1525   return sizeof(CentralLB) + statsData->useMem() + 
1526          CkNumPes() * sizeof(CLBStatsMsg *);
1527 }
1528
1529
1530 /**
1531   CLBStatsMsg is not a real message now.
1532   CLBStatsMsg is used for all processors to fill in their local load and comm
1533   statistics and send to processor 0
1534 */
1535
1536 CLBStatsMsg::CLBStatsMsg(int osz, int csz) {
1537   n_objs = osz;
1538   n_comm = csz;
1539   objData = new LDObjData[osz];
1540   commData = new LDCommData[csz];
1541   avail_vector = NULL;
1542 }
1543
1544 CLBStatsMsg::~CLBStatsMsg() {
1545   delete [] objData;
1546   delete [] commData;
1547   delete [] avail_vector;
1548 }
1549
1550 void CLBStatsMsg::pup(PUP::er &p) {
1551   int i;
1552   p|from_pe;
1553   p|pe_speed;
1554   p|total_walltime;
1555   p|idletime;
1556   p|bg_walltime;
1557 #if CMK_LB_CPUTIMER
1558   p|total_cputime;
1559   p|bg_cputime;
1560 #endif
1561 #if (defined(_FAULT_MLOG_) || defined(_FAULT_CAUSAL_))
1562   p | step;
1563 #endif
1564   p|n_objs;
1565   if (p.isUnpacking()) objData = new LDObjData[n_objs];
1566   for (i=0; i<n_objs; i++) p|objData[i];
1567   p|n_comm;
1568   if (p.isUnpacking()) commData = new LDCommData[n_comm];
1569   for (i=0; i<n_comm; i++) p|commData[i];
1570
1571   int has_avail_vector;
1572   if (!p.isUnpacking()) has_avail_vector = (avail_vector != NULL);
1573   p|has_avail_vector;
1574   if (p.isUnpacking()) {
1575     if (has_avail_vector) avail_vector = new char[CkNumPes()];
1576     else avail_vector = NULL;
1577   }
1578   if (has_avail_vector) p(avail_vector, CkNumPes());
1579
1580   p(next_lb);
1581 }
1582
1583 // CkMarshalledCLBStatsMessage is used in the marshalled parameter in
1584 // the entry function, it is just used to use to pup.
1585 // I don't use CLBStatsMsg directly as marshalled parameter because
1586 // I want the data pointer stored and not to be freed by the Charm++.
1587 void CkMarshalledCLBStatsMessage::free() { 
1588   int count = msgs.size();
1589   for  (int i=0; i<count; i++) {
1590     delete msgs[i];
1591     msgs[i] = NULL;
1592   }
1593   msgs.free();
1594 }
1595
1596 void CkMarshalledCLBStatsMessage::add(CkMarshalledCLBStatsMessage &m)
1597 {
1598   int count = m.getCount();
1599   for (int i=0; i<count; i++) add(m.getMessage(i));
1600 }
1601
1602 void CkMarshalledCLBStatsMessage::pup(PUP::er &p)
1603 {
1604   int count = msgs.size();
1605   p|count;
1606   for (int i=0; i<count; i++) {
1607     CLBStatsMsg *msg;
1608     if (p.isUnpacking()) msg = new CLBStatsMsg;
1609     else { 
1610       msg = msgs[i]; CmiAssert(msg!=NULL);
1611     }
1612     msg->pup(p);
1613     if (p.isUnpacking()) add(msg);
1614   }
1615 }
1616
1617 SpanningTree::SpanningTree()
1618 {
1619         double sq = sqrt(CkNumPes()*4.0-3.0) - 1; // 1 + arity + arity*arity = CkNumPes()
1620         arity = (int)ceil(sq/2);
1621         calcParent(CkMyPe());
1622         calcNumChildren(CkMyPe());
1623 }
1624
1625 void SpanningTree::calcParent(int n)
1626 {
1627         parent=-1;
1628         if(n != 0  && arity > 0)
1629                 parent = (n-1)/arity;
1630 }
1631
1632 void SpanningTree::calcNumChildren(int n)
1633 {
1634         numChildren = 0;
1635         if (arity == 0) return;
1636         int fullNode=(CkNumPes()-1-arity)/arity;
1637         if(n <= fullNode)
1638                 numChildren = arity;
1639         if(n == fullNode+1)
1640                 numChildren = CkNumPes()-1-(fullNode+1)*arity;
1641         if(n > fullNode+1)
1642                 numChildren = 0;
1643 }
1644
1645 #include "CentralLB.def.h"
1646  
1647 /*@}*/