0ac2f5c8f18943035187ec70e9f5bef45589ab80
[charm.git] / src / ck-ldb / MetaBalancer.C
1 /**
2  * 
3 */
4 /*@{*/
5
6 #include "converse.h"
7
8 /*
9  */
10
11 #include "MetaBalancer.h"
12 #include "topology.h"
13
14 #include "limits.h"
15
16 #define VEC_SIZE 50
17 #define IMB_TOLERANCE 1.1
18 #define OUTOFWAY_TOLERANCE 2
19 #define UTILIZATION_THRESHOLD 0.7
20 #define NEGLECT_IDLE 2 // Should never be == 1
21 #define MIN_STATS 6
22 #define STATS_COUNT 8 // The number of stats collected during reduction
23
24 #define DEBAD(x) /*CkPrintf x*/
25 #define DEBADDETAIL(x) /*CkPrintf x*/
26 #define EXTRA_FEATURE 0
27
28 CkReductionMsg* lbDataCollection(int nMsg, CkReductionMsg** msgs) {
29   double lb_data[STATS_COUNT];
30   lb_data[1] = 0.0; // total number of processors contributing
31   lb_data[2] = 0.0; // total load
32   lb_data[3] = 0.0; // max load
33   lb_data[4] = 0.0; // idle time
34   lb_data[5] = 1.0; // utilization
35   lb_data[6] = 0.0; // total load with bg
36   lb_data[7] = 0.0; // max load with bg
37   for (int i = 0; i < nMsg; i++) {
38     CkAssert(msgs[i]->getSize() == STATS_COUNT*sizeof(double));
39     if (msgs[i]->getSize() != STATS_COUNT*sizeof(double)) {
40       CkPrintf("Error!!! Reduction not correct. Msg size is %d\n",
41           msgs[i]->getSize());
42       CkAbort("Incorrect Reduction size in MetaBalancer\n");
43     }
44     double* m = (double *)msgs[i]->getData();
45     // Total count
46     lb_data[1] += m[1];
47     // Avg load
48     lb_data[2] += m[2];
49     // Max load
50     lb_data[3] = ((m[3] > lb_data[3])? m[3] : lb_data[3]);
51     // Avg idle
52     lb_data[4] += m[4];
53     // Get least utilization
54     lb_data[5] = ((m[5] < lb_data[5]) ? m[5] : lb_data[5]);
55     // Get Avg load with bg
56     lb_data[6] += m[6];
57     // Get Max load with bg
58     lb_data[7] = ((m[7] > lb_data[7])? m[7] : lb_data[7]);
59     if (i == 0) {
60       // Iteration no
61       lb_data[0] = m[0];
62     }
63     if (m[0] != lb_data[0]) {
64       CkPrintf("Error!!! Reduction is intermingled between iteration %lf \
65         and %lf\n", lb_data[0], m[0]);
66       CkAbort("Intermingling iterations in MetaBalancer\n");
67     }
68   }
69   return CkReductionMsg::buildNew(STATS_COUNT*sizeof(double), lb_data);
70 }
71
72 /*global*/ CkReduction::reducerType lbDataCollectionType;
73 /*initcall*/ void registerLBDataCollection(void) {
74   lbDataCollectionType = CkReduction::addReducer(lbDataCollection);
75 }
76
77 CkGroupID _metalb;
78 CkGroupID _metalbred;
79
80 CkpvDeclare(int, metalbInited);  /**< true if metabalancer is inited */
81
82 // mainchare
83 MetaLBInit::MetaLBInit(CkArgMsg *m) {
84 #if CMK_LBDB_ON
85   _metalb = CProxy_MetaBalancer::ckNew();
86   _metalbred = CProxy_MetaBalancerRedn::ckNew();
87 #endif
88   delete m;
89 }
90
91 // called from init.C
92 void _metabalancerInit() {
93   CkpvInitialize(int, metalbInited);
94   CkpvAccess(metalbInited) = 0;
95 }
96
97 void MetaBalancer::initnodeFn() {
98 }
99
100 // called by my constructor
101 void MetaBalancer::init(void) {
102   lbdatabase = (LBDatabase *)CkLocalBranch(_lbdb);
103   CkpvAccess(metalbInited) = 1;
104   total_load_vec.resize(VEC_SIZE, 0.0);
105   total_count_vec.resize(VEC_SIZE, 0);
106   prev_idle = 0.0;
107   alpha_beta_cost_to_load = 1.0; // Some random value. TODO: Find the actual
108
109   metaRdnGroup = (MetaBalancerRedn*)CkLocalBranch(_metalbred);
110
111   adaptive_lbdb.lb_iter_no = -1;
112
113   // If metabalancer enabled, initialize the variables
114   adaptive_struct.tentative_period =  INT_MAX;
115   adaptive_struct.final_lb_period =  INT_MAX;
116   adaptive_struct.lb_calculated_period = INT_MAX;
117   adaptive_struct.lb_iteration_no = -1;
118   adaptive_struct.finished_iteration_no = -1;
119   adaptive_struct.global_max_iter_no = 0;
120   adaptive_struct.tentative_max_iter_no = -1;
121   adaptive_struct.in_progress = false;
122   adaptive_struct.lb_strategy_cost = 0.0;
123   adaptive_struct.lb_migration_cost = 0.0;
124   adaptive_struct.lb_msg_send_no = 0;
125   adaptive_struct.lb_msg_recv_no = 0;
126   adaptive_struct.total_syncs_called = 0;
127   adaptive_struct.last_lb_type = -1;
128
129
130   // This is indicating if the load balancing strategy and migration started.
131   // This is mainly used to register callbacks for noobj pes. They would
132   // register as soon as resumefromsync is called. On receiving the handles at
133   // the central pe, it clears the previous handlers and sets lb_in_progress
134   // to false so that it doesn't clear the handles.
135   lb_in_progress = false;
136
137   is_prev_lb_refine = -1;
138   if (_lb_args.metaLbOn()) {
139     periodicCall((void *) this);
140   }
141 }
142
143 void MetaBalancer::pup(PUP::er& p) {
144         CBase_MetaBalancer::pup(p);
145   if (p.isUnpacking()) {
146     lbdatabase = (LBDatabase *)CkLocalBranch(_lbdb);
147     metaRdnGroup = (MetaBalancerRedn*)CkLocalBranch(_metalbred);
148   }
149   p|prev_idle;
150   p|alpha_beta_cost_to_load;
151   p|is_prev_lb_refine;
152   p|lb_in_progress;
153 }
154
155
156 void MetaBalancer::ResumeClients() {
157   // If metabalancer enabled, initialize the variables
158   adaptive_lbdb.history_data.clear();
159
160   adaptive_struct.tentative_period =  INT_MAX;
161   adaptive_struct.final_lb_period =  INT_MAX;
162   adaptive_struct.lb_calculated_period = INT_MAX;
163   adaptive_struct.lb_iteration_no = -1;
164   adaptive_struct.finished_iteration_no = -1;
165   adaptive_struct.global_max_iter_no = 0;
166   adaptive_struct.tentative_max_iter_no = -1;
167   adaptive_struct.in_progress = false;
168   adaptive_struct.lb_strategy_cost = 0.0;
169   adaptive_struct.lb_migration_cost = 0.0;
170   adaptive_struct.lb_msg_send_no = 0;
171   adaptive_struct.lb_msg_recv_no = 0;
172   adaptive_struct.total_syncs_called = 0;
173
174   prev_idle = 0.0;
175   if (lb_in_progress) {
176     lbdb_no_obj_callback.clear();
177     lb_in_progress = false;
178   }
179   HandleAdaptiveNoObj();
180 }
181
182 int MetaBalancer::get_iteration() {
183   return adaptive_struct.lb_iteration_no;
184 }
185
186 int MetaBalancer::get_finished_iteration() {
187   return adaptive_struct.finished_iteration_no;
188 }
189
190 bool MetaBalancer::AddLoad(int it_n, double load) {
191   int index = it_n % VEC_SIZE;
192   total_count_vec[index]++;
193   adaptive_struct.total_syncs_called++;
194   DEBADDETAIL(("At PE %d Total contribution for iteration %d is %d \
195       total objs %d\n", CkMyPe(), it_n, total_count_vec[index],
196       lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount()));
197
198   if (it_n <= adaptive_struct.finished_iteration_no) {
199     CkAbort("Error!! Received load for iteration that has contributed\n");
200   }
201   if (it_n > adaptive_struct.lb_iteration_no) {
202     adaptive_struct.lb_iteration_no = it_n;
203   }
204   total_load_vec[index] += load;
205   if (total_count_vec[index] > lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount()) {
206     CkPrintf("iteration %d received %d contributions and expected %d\n", it_n,
207         total_count_vec[index], lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount());
208     CkAbort("Abort!!! Received more contribution");
209   }
210
211   if (total_count_vec[index] == lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount()) {
212     double idle_time, bg_walltime, cpu_bgtime;
213     lbdatabase->IdleTime(&idle_time);
214     lbdatabase->BackgroundLoad(&bg_walltime, &cpu_bgtime);
215
216     int sync_for_bg = adaptive_struct.total_syncs_called +
217         lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount();
218     bg_walltime = bg_walltime * lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount() / sync_for_bg;
219
220     if (it_n < NEGLECT_IDLE) {
221       prev_idle = idle_time;
222     }
223     idle_time -= prev_idle;
224
225     // The chares do not contribute their 0th iteration load. So the total syncs
226     // in reality is total_syncs_called + obj_counts
227     int total_countable_syncs = adaptive_struct.total_syncs_called +
228         (1 - NEGLECT_IDLE) * lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount(); // TODO: Fix me!
229     if (total_countable_syncs != 0) {
230       idle_time = idle_time * lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount() / total_countable_syncs;
231     }
232
233     double lb_data[STATS_COUNT];
234     lb_data[0] = it_n;
235     lb_data[1] = 1;
236     lb_data[2] = total_load_vec[index]; // For average load
237     lb_data[3] = total_load_vec[index]; // For max load
238     lb_data[4] = idle_time;
239     // Set utilization
240     if (total_load_vec[index] == 0.0) {
241       lb_data[5] = 0.0;
242     } else {
243       lb_data[5] = total_load_vec[index]/(idle_time + total_load_vec[index]);
244     }
245     lb_data[6] = lb_data[2] + bg_walltime; // For Avg load with bg
246     lb_data[7] = lb_data[6]; // For Max load with bg
247     total_load_vec[index] = 0.0;
248     total_count_vec[index] = 0;
249
250     adaptive_struct.finished_iteration_no = it_n;
251     DEBADDETAIL(("[%d] sends total load %lf idle time %lf ratio of idle/load %lf at iter %d\n",
252         CkMyPe(), total_load_vec[index], idle_time,
253         idle_time/total_load_vec[index], adaptive_struct.finished_iteration_no));
254
255     CkCallback cb(CkIndex_MetaBalancer::ReceiveMinStats((CkReductionMsg*)NULL), thisProxy[0]);
256     contribute(STATS_COUNT*sizeof(double), lb_data, lbDataCollectionType, cb);
257   }
258   return true;
259 }
260
261 void MetaBalancer::ReceiveMinStats(CkReductionMsg *msg) {
262   double* load = (double *) msg->getData();
263   double avg = load[2]/load[1];
264   double max = load[3];
265   double avg_idle = load[4]/load[1];
266   double utilization = load[5];
267   int iteration_n = (int) load[0];
268   double avg_load_bg = load[6]/load[1];
269   double max_load_bg = load[7];
270   DEBAD(("** [%d] Iteration Avg load: %lf Max load: %lf Avg Idle : %lf \
271       Max Idle : %lf for %lf procs\n",iteration_n, avg, max, avg_idle,
272       utilization, load[1]));
273   delete msg;
274
275   // For processors with  no  objs, trigger MetaBalancer reduction
276   if (adaptive_struct.final_lb_period != iteration_n) {
277     for (int i = 0; i < lbdb_no_obj_callback.size(); i++) {
278       thisProxy[lbdb_no_obj_callback[i]].TriggerAdaptiveReduction();
279     }
280   }
281
282   // Store the data for this iteration
283   adaptive_lbdb.lb_iter_no = iteration_n;
284   AdaptiveData data;
285   data.iteration = adaptive_lbdb.lb_iter_no;
286   data.max_load = max;
287   data.avg_load = avg;
288   data.utilization = utilization;
289   data.idle_time = avg_idle;
290   adaptive_lbdb.history_data.push_back(data);
291
292   if (iteration_n == 1) {
293     adaptive_struct.info_first_iter.max_avg_ratio = max/avg;
294   }
295
296
297   if (adaptive_struct.final_lb_period == iteration_n) {
298     thisProxy.MetaLBCallLBOnChares();
299   }
300
301   // If lb period inform is in progress, dont inform again.
302   // If this is the lb data corresponding to the final lb period informed, then
303   // don't recalculate as some of the processors might have already gone into
304   // LB_STAGE.
305   if (adaptive_struct.in_progress || 
306       (adaptive_struct.final_lb_period == iteration_n)) {
307     return;
308   }
309
310   double utilization_threshold = UTILIZATION_THRESHOLD;
311
312 #if EXTRA_FEATURE
313   DEBAD(("alpha_beta_to_load %lf\n", alpha_beta_cost_to_load));
314   if (alpha_beta_cost_to_load < 0.1) {
315     // Ignore the effect of idle time and there by lesser utilization. So we
316     // assign utilization threshold to be 0.0
317     DEBAD(("Changing the idle load tolerance coz this isn't \
318         communication intensive benchmark\n"));
319     utilization_threshold = 0.0;
320   }
321 #endif
322
323   // First generate the lb period based on the cost of lb. Find out what is the
324   // expected imbalance at the calculated lb period.
325   int period;
326   // This is based on the new max load after load balancing. So technically, it
327   // is calculated based on the shifter up avg curve.
328   double ratio_at_t = 1.0;
329   int tmp_lb_type;
330   double tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio;
331   GetPrevLBData(tmp_lb_type, tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio);
332
333   double tolerate_imb = IMB_TOLERANCE * tmp_max_avg_ratio;
334
335   if (generatePlan(period, ratio_at_t)) {
336     DEBAD(("Generated period and calculated %d and period %d max iter %d\n",
337       adaptive_struct.lb_calculated_period, period,
338       adaptive_struct.tentative_max_iter_no));
339     // set the imbalance tolerance to be ratio_at_calculated_lb_period
340     if (ratio_at_t != 1.0) {
341       DEBAD(("Changed tolerance to %lf after line eq whereas max/avg is %lf\n",
342         ratio_at_t, max/avg));
343       // Since ratio_at_t is shifter up, max/(tmp_max_avg_ratio * avg) should be
344       // compared with the tolerance
345       tolerate_imb = ratio_at_t * tmp_max_avg_ratio * OUTOFWAY_TOLERANCE;
346     }
347
348     DEBAD(("Prev LB Data Type %d, max/avg %lf, local/remote %lf\n",
349       tmp_lb_type, tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio));
350
351     if ((utilization < utilization_threshold || max/avg >= tolerate_imb) &&
352           adaptive_lbdb.history_data.size() > MIN_STATS) {
353       DEBAD(("Trigger soon even though we calculated lbperiod max/avg(%lf) and utilization ratio (%lf)\n", max/avg, utilization));
354       TriggerSoon(iteration_n, max/avg, tolerate_imb);
355       return;
356     }
357
358     // If the new lb period from linear extrapolation is greater than maximum
359     // iteration known from previously collected data, then inform all the
360     // processors about the new calculated period.
361     if (period > adaptive_struct.tentative_max_iter_no && period !=
362           adaptive_struct.final_lb_period) {
363       adaptive_struct.doCommStrategy = false;
364       adaptive_struct.lb_calculated_period = period;
365       adaptive_struct.in_progress = true;
366       DEBAD(("Sticking to the calculated period %d\n",
367           adaptive_struct.lb_calculated_period));
368       thisProxy.LoadBalanceDecision(adaptive_struct.lb_msg_send_no++,
369         adaptive_struct.lb_calculated_period);
370       return;
371     }
372     return;
373   }
374
375   DEBAD(("Prev LB Data Type %d, max/avg %lf, local/remote %lf\n", tmp_lb_type,
376       tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio));
377
378   // This would be called when linear extrapolation did not provide suitable
379   // period provided there is enough  historical data 
380   if ((utilization < utilization_threshold || max/avg >= tolerate_imb) && adaptive_lbdb.history_data.size() > 4) {
381     DEBAD(("Carry out load balancing step at iter max/avg(%lf) and utilization \
382       ratio (%lf)\n", max/avg, utilization));
383     TriggerSoon(iteration_n, max/avg, tolerate_imb);
384     return;
385   }
386
387 }
388
389 void MetaBalancer::TriggerSoon(int iteration_n, double imbalance_ratio,
390     double tolerate_imb) {
391
392   // If the previously calculated_period (not the final decision) is greater
393   // than the iter +1 and if it is greater than the maximum iteration we have
394   // seen so far, then we can inform this
395   if ((iteration_n + 1 > adaptive_struct.tentative_max_iter_no) &&
396       (iteration_n+1 < adaptive_struct.lb_calculated_period) &&
397       (iteration_n + 1 != adaptive_struct.final_lb_period)) {
398     if (imbalance_ratio < tolerate_imb) {
399       adaptive_struct.doCommStrategy = true;
400       DEBAD(("No load imbalance but idle time\n"));
401     } else {
402       adaptive_struct.doCommStrategy = false;
403       DEBAD(("load imbalance \n"));
404     }
405     adaptive_struct.lb_calculated_period = iteration_n + 1;
406     adaptive_struct.in_progress = true;
407     DEBAD(("Informing everyone the lb period is %d\n",
408         adaptive_struct.lb_calculated_period));
409     thisProxy.LoadBalanceDecision(adaptive_struct.lb_msg_send_no++,
410         adaptive_struct.lb_calculated_period);
411   }
412 }
413
414 bool MetaBalancer::generatePlan(int& period, double& ratio_at_t) {
415   if (adaptive_lbdb.history_data.size() <= 4) {
416     return false;
417   }
418
419   // Some heuristics for lbperiod
420   // If constant load or almost constant,
421   // then max * new_lb_period > avg * new_lb_period + lb_cost
422   double max = 0.0;
423   double avg = 0.0;
424   AdaptiveData data;
425   for (int i = 0; i < adaptive_lbdb.history_data.size(); i++) {
426     data = adaptive_lbdb.history_data[i];
427     max += data.max_load;
428     avg += data.avg_load;
429     DEBAD(("max (%d, %lf) avg (%d, %lf)\n", i, data.max_load, i, data.avg_load));
430   }
431 //  max /= (adaptive_struct.lb_iteration_no - adaptive_lbdb.history_data[0].iteration);
432 //  avg /= (adaptive_struct.lb_iteration_no - adaptive_lbdb.history_data[0].iteration);
433
434   // If linearly varying load, then find lb_period
435   // area between the max and avg curve
436   // If we can attain perfect balance, then the new load is close to the
437   // average. Hence we pass 1, else pass in some other value which would be the
438   // new max_load after load balancing.
439   int tmp_lb_type;
440   double tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio;
441   double tolerate_imb;
442
443 #if EXTRA_FEATURE
444   // First get the data for refine.
445   GetLBDataForLB(1, tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio);
446   tolerate_imb = tmp_max_avg_ratio;
447
448   // If RefineLB does a good job, then find the period considering RefineLB
449   if (tmp_max_avg_ratio <= 1.01) {
450     if (max/avg < tolerate_imb) {
451       DEBAD(("Resorting to imb = 1.0 coz max/avg (%lf) < imb(%lf)\n", max/avg,
452           tolerate_imb));
453       tolerate_imb = 1.0;
454     }
455     DEBAD(("Will generate plan for refine %lf imb and %lf overhead\n",
456         tolerate_imb, 0.2));
457     return getPeriodForStrategy(tolerate_imb, 0.2, period, ratio_at_t);
458   }
459
460   GetLBDataForLB(0, tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio);
461 #endif
462
463   GetPrevLBData(tmp_lb_type, tmp_max_avg_ratio, tmp_comm_ratio);
464   tolerate_imb = tmp_max_avg_ratio;
465 //  if (max/avg < tolerate_imb) {
466 //    CkPrintf("Resorting to imb = 1.0 coz max/avg (%lf) < imb(%lf)\n", max/avg, tolerate_imb);
467 //    tolerate_imb = 1.0;
468 //  }
469   if (max/avg > tolerate_imb) {
470     if (getPeriodForStrategy(tolerate_imb, 1, period, ratio_at_t)) {
471       return true;
472     }
473   }
474
475   max = 0.0;
476   avg = 0.0;
477   for (int i = 0; i < adaptive_lbdb.history_data.size(); i++) {
478     data = adaptive_lbdb.history_data[i];
479     max += data.max_load;
480     avg += data.avg_load*tolerate_imb;
481   }
482   max /= adaptive_lbdb.history_data.size();
483   avg /= adaptive_lbdb.history_data.size();
484   double cost = adaptive_struct.lb_strategy_cost + adaptive_struct.lb_migration_cost;
485   period = (int) (cost/(max - avg));
486   DEBAD(("Obtained period %d from constant prediction tolerated \
487                         imbalance(%f)\n", period, tolerate_imb));
488   if (period < 0) { 
489     period = adaptive_struct.final_lb_period;
490     DEBAD(("Obtained -ve period from constant prediction so changing to prev %d\n", period));
491   } 
492   ratio_at_t = max / avg;
493   return true;
494 }
495
496 bool MetaBalancer::getPeriodForStrategy(double new_load_percent,
497     double overhead_percent, int& period, double& ratio_at_t) {
498   double mslope, aslope, mc, ac;
499   getLineEq(new_load_percent, aslope, ac, mslope, mc);
500   DEBAD(("new load percent %lf\n", new_load_percent));
501   DEBAD(("\n max: %fx + %f; avg: %fx + %f\n", mslope, mc, aslope, ac));
502   double a = (mslope - aslope)/2;
503   double b = (mc - ac);
504   double c = -(adaptive_struct.lb_strategy_cost +
505       adaptive_struct.lb_migration_cost) * overhead_percent;
506   DEBAD(("cost %f\n",
507       (adaptive_struct.lb_strategy_cost+adaptive_struct.lb_migration_cost)));
508   bool got_period = getPeriodForLinear(a, b, c, period);
509   if (!got_period) {
510     return false;
511   }
512
513   if (mslope < 0) {
514     if (period > (-mc/mslope)) {
515       DEBAD(("Max < 0 Period set when max load is -ve\n"));
516       return false;
517     }
518   }
519
520   if (aslope < 0) {
521     if (period > (-ac/aslope)) {
522       DEBAD(("Avg < 0 Period set when avg load is -ve\n"));
523       return false;
524     }
525   }
526
527   int intersection_t = (int) ((mc-ac) / (aslope - mslope));
528   if (intersection_t > 0 && period > intersection_t) {
529     DEBAD(("Avg | Max Period set when curves intersect\n"));
530     return false;
531   }
532   ratio_at_t = ((mslope*period + mc)/(aslope*period + ac));
533   DEBAD(("Ratio at t (%lf*%d + %lf) / (%lf*%d+%lf) = %lf\n", mslope, period, mc, aslope, period, ac, ratio_at_t));
534   return true;
535 }
536
537 bool MetaBalancer::getPeriodForLinear(double a, double b, double c, int& period) {
538   DEBAD(("Quadratic Equation %lf X^2 + %lf X + %lf\n", a, b, c));
539   if (a == 0.0) {
540     period = (int) (-c / b);
541     if (period < 0) {
542       DEBAD(("-ve period for -c/b (%d)\n", period));
543       return false;
544     }
545     DEBAD(("Ideal period for linear load %d\n", period));
546     return true;
547   }
548   int x;
549   double t = (b * b) - (4*a*c);
550   if (t < 0) {
551     DEBAD(("(b * b) - (4*a*c) is -ve sqrt : %lf\n", sqrt(t)));
552     return false;
553   }
554   t = (-b + sqrt(t)) / (2*a);
555   x = (int) t;
556   if (x < 0) {
557     DEBAD(("Oops!!! x (%d) < 0\n", x));
558     x = 0;
559     return false;
560   }
561   period = x;
562   DEBAD(("Ideal period for linear load %d\n", period));
563   return true;
564 }
565
566 bool MetaBalancer::getLineEq(double new_load_percent, double& aslope, double& ac, double& mslope, double& mc) {
567   int total = adaptive_lbdb.history_data.size();
568   int iterations = (int) (1 + adaptive_lbdb.history_data[total - 1].iteration -
569       adaptive_lbdb.history_data[0].iteration);
570   double a1 = 0;
571   double m1 = 0;
572   double a2 = 0;
573   double m2 = 0;
574   AdaptiveData data;
575   int i = 0;
576   for (i = 0; i < total/2; i++) {
577     data = adaptive_lbdb.history_data[i];
578     m1 += data.max_load;
579     a1 += data.avg_load;
580     DEBAD(("max (%d, %lf) avg (%d, %lf) adjusted_avg (%d, %lf)\n", i, data.max_load, i, data.avg_load, i, new_load_percent*data.avg_load));
581   }
582   m1 /= i;
583   a1 = (a1 * new_load_percent) / i;
584
585   for (i = total/2; i < total; i++) {
586     data = adaptive_lbdb.history_data[i];
587     m2 += data.max_load;
588     a2 += data.avg_load;
589     DEBAD(("max (%d, %lf) avg (%d, %lf) adjusted_avg (%d, %lf)\n", i, data.max_load, i, data.avg_load, i, new_load_percent*data.avg_load));
590   }
591   m2 /= (i - total/2);
592   a2 = (a2 * new_load_percent) / (i - total/2);
593
594   aslope = 2 * (a2 - a1) / iterations;
595   mslope = 2 * (m2 - m1) / iterations;
596   ac = adaptive_lbdb.history_data[0].avg_load * new_load_percent;
597   mc = adaptive_lbdb.history_data[0].max_load;
598
599   ac = a1 - ((aslope * total)/4);
600   mc = m1 - ((mslope * total)/4);
601
602   //ac = (adaptive_lbdb.history_data[1].avg_load * new_load_percent - aslope);
603   //mc = (adaptive_lbdb.history_data[1].max_load - mslope);
604
605   return true;
606 }
607
608 void MetaBalancer::LoadBalanceDecision(int req_no, int period) {
609   if (req_no < adaptive_struct.lb_msg_recv_no) {
610     DEBAD(("Error!!! Received a request which was already sent or old\n"));
611     return;
612   }
613   DEBADDETAIL(("[%d] Load balance decision made cur iteration: %d period:%d\n",
614                         CkMyPe(), adaptive_struct.lb_iteration_no, period));
615   adaptive_struct.tentative_period = period;
616   adaptive_struct.lb_msg_recv_no = req_no;
617   if (metaRdnGroup == NULL) {
618     metaRdnGroup = (MetaBalancerRedn*)CkLocalBranch(_metalbred);
619   }
620   if (metaRdnGroup != NULL) {
621     metaRdnGroup->getMaxIter(adaptive_struct.lb_iteration_no);
622   }
623 }
624
625 void MetaBalancer::LoadBalanceDecisionFinal(int req_no, int period) {
626   if (req_no < adaptive_struct.lb_msg_recv_no) {
627     return;
628   }
629   DEBADDETAIL(("[%d] Final Load balance decision made cur iteration: %d \
630                         period:%d \n",CkMyPe(), adaptive_struct.lb_iteration_no, period));
631   adaptive_struct.tentative_period = period;
632   adaptive_struct.final_lb_period = period;
633   lbdatabase->MetaLBResumeWaitingChares(period);
634 }
635
636 void MetaBalancer::MetaLBCallLBOnChares() {
637   lbdatabase->MetaLBCallLBOnChares();
638 }
639
640 void MetaBalancer::ReceiveIterationNo(int local_iter_no) {
641   CmiAssert(CkMyPe() == 0);
642
643   if (local_iter_no > adaptive_struct.global_max_iter_no) {
644     adaptive_struct.global_max_iter_no = local_iter_no;
645   }
646
647   int period;
648
649     if (adaptive_struct.global_max_iter_no > adaptive_struct.tentative_max_iter_no) {
650       adaptive_struct.tentative_max_iter_no = adaptive_struct.global_max_iter_no;
651     }
652     period = (adaptive_struct.tentative_period > adaptive_struct.global_max_iter_no) ?
653                                 adaptive_struct.tentative_period : adaptive_struct.global_max_iter_no + 1;
654     // If no one has gone into load balancing stage, then we can safely change
655     // the period otherwise keep the old period.
656     if (adaptive_struct.global_max_iter_no < adaptive_struct.final_lb_period) {
657       adaptive_struct.tentative_period = period;
658       DEBAD(("Final lb_period CHANGED!%d\n", adaptive_struct.tentative_period));
659     } else {
660       adaptive_struct.tentative_period = adaptive_struct.final_lb_period;
661       DEBAD(("Final lb_period NOT CHANGED!%d\n", adaptive_struct.tentative_period));
662     }
663     thisProxy.LoadBalanceDecisionFinal(adaptive_struct.lb_msg_recv_no, adaptive_struct.tentative_period);
664     adaptive_struct.in_progress = false;
665 }
666
667 int MetaBalancer::getPredictedLBPeriod(bool& is_tentative) {
668   // If tentative and final_lb_period are the same, then the decision has been
669   // made but if not, they are in the middle of consensus, hence return the
670   // lease of the two
671   if (adaptive_struct.tentative_period != adaptive_struct.final_lb_period) {
672     is_tentative = true;
673   } else {
674     is_tentative = false;
675   }
676   if (adaptive_struct.tentative_period < adaptive_struct.final_lb_period) {
677     return adaptive_struct.tentative_period;
678    } else {
679      return adaptive_struct.final_lb_period;
680    }
681 }
682
683 // Called by CentralLB to indicate that the LB strategy and migration is in
684 // progress.
685 void MetaBalancer::ResetAdaptive() {
686   adaptive_lbdb.lb_iter_no = -1;
687   lb_in_progress = true;
688 }
689
690 // This is required for PEs with no objs
691 void MetaBalancer::periodicCall(void *ad) {
692   MetaBalancer *s = (MetaBalancer *)ad;
693   CcdCallFnAfterOnPE((CcdVoidFn)checkForNoObj, (void *)s, 500, CkMyPe());
694 }
695
696 void MetaBalancer::checkForNoObj(void *ad) {
697   MetaBalancer *s = (MetaBalancer *) ad;
698   s->HandleAdaptiveNoObj();
699 }
700
701 // Called by LBDatabase to indicate that no objs are there in this processor
702 void MetaBalancer::HandleAdaptiveNoObj() {
703   if (lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount() == 0) {
704     adaptive_struct.finished_iteration_no++;
705     adaptive_struct.lb_iteration_no++;
706     DEBAD(("(%d) --HandleAdaptiveNoObj %d\n", CkMyPe(),
707           adaptive_struct.finished_iteration_no));
708     thisProxy[0].RegisterNoObjCallback(CkMyPe());
709     TriggerAdaptiveReduction();
710   }
711 }
712
713 void MetaBalancer::RegisterNoObjCallback(int index) {
714   // If the load balancing process (migration) is going on and in the meantime
715   // one of the processor finishes everything and finds that there are no objs
716   // in it, then it registers a callback. So clear the old data in case it
717   // hasn't been done.
718   if (lb_in_progress) {
719     lbdb_no_obj_callback.clear();
720     lb_in_progress = false;
721   }
722   lbdb_no_obj_callback.push_back(index);
723   DEBAD(("Registered %d to have no objs.\n", index));
724
725   // If collection has already happened and this is second iteration, then
726   // trigger reduction.
727   if (adaptive_lbdb.lb_iter_no != -1) {
728     DEBAD(("Collection already started now %d so kick in\n",
729         adaptive_struct.finished_iteration_no));
730     //thisProxy[index].TriggerAdaptiveReduction();
731   }
732 }
733
734 void MetaBalancer::TriggerAdaptiveReduction() {
735   if (lbdatabase->getLBDB()->ObjDataCount() == 0) {
736     adaptive_struct.finished_iteration_no++;
737     adaptive_struct.lb_iteration_no++;
738     double lb_data[STATS_COUNT];
739     lb_data[0] = adaptive_struct.finished_iteration_no;
740     lb_data[1] = 1;
741     lb_data[2] = 0.0;
742     lb_data[3] = 0.0;
743     lb_data[4] = 0.0;
744     lb_data[5] = 0.0;
745     lb_data[6] = 0.0;
746     lb_data[7] = 0.0;
747
748     DEBAD(("[%d] Triggered adaptive reduction for noobj %d\n", CkMyPe(),
749           adaptive_struct.finished_iteration_no));
750
751     CkCallback cb(CkIndex_MetaBalancer::ReceiveMinStats((CkReductionMsg*)NULL),
752         thisProxy[0]);
753     contribute(STATS_COUNT*sizeof(double), lb_data, lbDataCollectionType, cb);
754   }
755 }
756
757
758 bool MetaBalancer::isStrategyComm() {
759   return adaptive_struct.doCommStrategy;
760 }
761
762 void MetaBalancer::SetMigrationCost(double lb_migration_cost) {
763   adaptive_struct.lb_migration_cost = lb_migration_cost;
764 }
765
766 void MetaBalancer::SetStrategyCost(double lb_strategy_cost) {
767   adaptive_struct.lb_strategy_cost = lb_strategy_cost;
768 }
769
770 void MetaBalancer::UpdateAfterLBData(int lb, double lb_max, double lb_avg, double
771     local_comm, double remote_comm) {
772   adaptive_struct.last_lb_type = lb;
773   if (lb == 0) {
774     adaptive_struct.greedy_info.max_avg_ratio = lb_max/lb_avg;
775   } else if (lb == 1) {
776     adaptive_struct.refine_info.max_avg_ratio = lb_max/lb_avg;
777   } else if (lb == 2) {
778     adaptive_struct.comm_info.remote_local_ratio = remote_comm/local_comm;
779   } else if (lb == 3) {
780     adaptive_struct.comm_refine_info.remote_local_ratio =
781     remote_comm/local_comm;
782   }
783 }
784
785 void MetaBalancer::UpdateAfterLBData(double max_load, double max_cpu,
786     double avg_load) {
787   if (adaptive_struct.last_lb_type == -1) {
788     adaptive_struct.last_lb_type = 0;
789   }
790   int lb = adaptive_struct.last_lb_type;
791   if (lb == 0) {
792     adaptive_struct.greedy_info.max_avg_ratio = max_load/avg_load;
793   } else if (lb == 1) {
794     adaptive_struct.refine_info.max_avg_ratio = max_load/avg_load;
795   } else if (lb == 2) {
796     adaptive_struct.comm_info.max_avg_ratio = max_load/avg_load;
797   } else if (lb == 3) {
798     adaptive_struct.comm_refine_info.max_avg_ratio = max_load/avg_load;
799   }
800 }
801
802 void MetaBalancer::UpdateAfterLBComm(double alpha_beta_to_load) {
803   DEBAD(("Setting alpha beta %lf\n", alpha_beta_to_load));
804   alpha_beta_cost_to_load = alpha_beta_to_load;
805 }
806
807
808 void MetaBalancer::GetPrevLBData(int& lb_type, double& lb_max_avg_ratio,
809     double& remote_local_comm_ratio) {
810   lb_type = adaptive_struct.last_lb_type;
811   lb_max_avg_ratio = 1;
812   remote_local_comm_ratio = 1;
813   GetLBDataForLB(lb_type, lb_max_avg_ratio, remote_local_comm_ratio);
814
815   // Based on the first iteration
816   lb_max_avg_ratio = adaptive_struct.info_first_iter.max_avg_ratio;
817 }
818
819 void MetaBalancer::GetLBDataForLB(int lb_type, double& lb_max_avg_ratio,
820     double& remote_local_comm_ratio) {
821   if (lb_type == 0) {
822     lb_max_avg_ratio = adaptive_struct.greedy_info.max_avg_ratio;
823   } else if (lb_type == 1) {
824     lb_max_avg_ratio = adaptive_struct.refine_info.max_avg_ratio;
825   } else if (lb_type == 2) {
826     remote_local_comm_ratio = adaptive_struct.comm_info.remote_local_ratio;
827   } else if (lb_type == 3) {
828     remote_local_comm_ratio =
829        adaptive_struct.comm_refine_info.remote_local_ratio;
830   }
831 }
832
833 void MetaBalancerRedn::init() {
834   metabalancer = (MetaBalancer *)CkLocalBranch(_metalb);
835 }
836
837 void MetaBalancerRedn::pup(PUP::er& p) {
838         CBase_MetaBalancerRedn::pup(p);
839 }
840
841 void MetaBalancerRedn::ReceiveIterNo(int max_iter) {
842   CkAssert(CkMyPe() == 0);
843   if (metabalancer == NULL) {
844     metabalancer = (MetaBalancer*)CkLocalBranch(_metalb);
845   }
846   if (metabalancer != NULL) {
847     metabalancer->ReceiveIterationNo(max_iter);
848   }
849 }
850
851 void MetaBalancerRedn::getMaxIter(int max_iter) {
852   CkCallback cb(CkReductionTarget(MetaBalancerRedn, ReceiveIterNo), thisProxy[0]);
853   contribute(sizeof(int), &max_iter, CkReduction::max_int, cb);
854 }
855
856 #include "MetaBalancer.def.h"
857
858 /*@}*/