LinuxApplication: Changed directory structure to store experiment files in the Linux...
[nepi.git] / src / nepi / execution / ec.py
index f2a1925..5ec3411 100644 (file)
@@ -27,28 +27,94 @@ import threading
 
 from nepi.util import guid
 from nepi.util.parallel import ParallelRun
-from nepi.util.timefuncs import strfnow, strfdiff, strfvalid 
+from nepi.util.timefuncs import tnow, tdiffsec, stabsformat, tsformat 
 from nepi.execution.resource import ResourceFactory, ResourceAction, \
         ResourceState, ResourceState2str
 from nepi.execution.scheduler import HeapScheduler, Task, TaskStatus
 from nepi.execution.trace import TraceAttr
 
 # TODO: use multiprocessing instead of threading
-# TODO: When a failure occurrs during deployment scp and ssh processes are left running behind!!
+# TODO: When a failure occurs during deployment, scp and ssh processes are left running behind!!
+# TODO: Allow to reconnect to a running experiment instance! (reconnect mode vs deploy mode)
 
 class ECState(object):
+    """ State of the Experiment Controller
+   
+    """
     RUNNING = 1
     FAILED = 2
     TERMINATED = 3
 
 class ExperimentController(object):
-    def __init__(self, exp_id = None, root_dir = "/tmp"): 
+    """
+    .. class:: Class Args :
+      
+        :param exp_id: Human readable identifier for the experiment scenario. 
+                       It will be used in the name of the directory 
+                        where experiment related information is stored
+        :type exp_id: str
+
+    .. note::
+
+        An experiment, or scenario, is defined by a concrete use, behavior,
+        configuration and interconnection of resources that describe a single
+        experiment case (We call this the experiment description). 
+        A same experiment (scenario) can be run many times.
+
+        The ExperimentController (EC), is the entity responsible for 
+        managing an experiment instance (run). The same scenario can be 
+        recreated (and re-run) by instantiating an EC and recreating 
+        the same experiment description. 
+
+        In NEPI, an experiment is represented as a graph of interconnected
+        resources. A resource is a generic concept in the sense that any
+        component taking part of an experiment, whether physical of
+        virtual, is considered a resource. A resources could be a host, 
+        a virtual machine, an application, a simulator, a IP address.
+
+        A ResourceManager (RM), is the entity responsible for managing a 
+        single resource. ResourceManagers are specific to a resource
+        type (i.e. An RM to control a Linux application will not be
+        the same as the RM used to control a ns-3 simulation).
+        In order for a new type of resource to be supported in NEPI
+        a new RM must be implemented. NEPI already provides different
+        RMs to control basic resources, and new can be extended from
+        the existing ones.
+
+        Through the EC interface the user can create ResourceManagers (RMs),
+        configure them and interconnect them, in order to describe an experiment.
+        Describing an experiment through the EC does not run the experiment.
+        Only when the 'deploy()' method is invoked on the EC, will the EC take 
+        actions to transform the 'described' experiment into a 'running' experiment.
+
+        While the experiment is running, it is possible to continue to
+        create/configure/connect RMs, and to deploy them to involve new
+        resources in the experiment (this is known as 'interactive' deployment).
+        
+        An experiments in NEPI is identified by a string id, 
+        which is either given by the user, or automatically generated by NEPI.  
+        The purpose of this identifier is to separate files and results that 
+        belong to different experiment scenarios. 
+        However, since a same 'experiment' can be run many times, the experiment
+        id is not enough to identify an experiment instance (run).
+        For this reason, the ExperimentController has two identifier, the 
+        exp_id, which can be re-used by different ExperimentController instances,
+        and the run_id, which unique to a ExperimentController instance, and
+        is automatically generated by NEPI.
+        
+    """
+
+    def __init__(self, exp_id = None): 
         super(ExperimentController, self).__init__()
         # root directory to store files
-        self._root_dir = root_dir
 
-        # experiment identifier given by the user
-        self._exp_id = exp_id or "nepi-exp-%s" % os.urandom(8).encode('hex')
+        # Run identifier. It identifies a concrete instance (run) of an experiment.
+        # Since a same experiment (same configuration) can be run many times,
+        # this id permits to identify concrete exoeriment run
+        self._run_id = tsformat()
+
+        # Experiment identifier. Usually assigned by the user
+        self._exp_id = exp_id or "exp-%s" % os.urandom(8).encode('hex')
 
         # generator of globally unique ids
         self._guid_generator = guid.GuidGenerator()
@@ -76,44 +142,120 @@ class ExperimentController(object):
 
     @property
     def logger(self):
+        """ Return the logger of the Experiment Controller
+
+        """
         return self._logger
 
     @property
     def ecstate(self):
+        """ Return the state of the Experiment Controller
+
+        """
         return self._state
 
     @property
     def exp_id(self):
-        exp_id = self._exp_id
-        if not exp_id.startswith("nepi-"):
-            exp_id = "nepi-" + exp_id
-        return exp_id
+        """ Return the experiment id assigned by the user
+
+        """
+        return self._exp_id
+
+    @property
+    def run_id(self):
+        """ Return the experiment instance (run) identifier  
+
+        """
+        return self._run_id
 
     @property
     def finished(self):
+        """ Put the state of the Experiment Controller into a final state :
+            Either TERMINATED or FAILED
+
+        """
         return self.ecstate in [ECState.FAILED, ECState.TERMINATED]
 
     def wait_finished(self, guids):
-       # Take into account if only one guids is given in parameter
-        while not all([self.state(guid) in [ResourceState.FINISHED, 
-            ResourceState.STOPPED, 
-            ResourceState.FAILED] \
-                for guid in guids]) and not self.finished:
-            # We keep the sleep as large as possible to 
-            # decrese the number of RM state requests
+        """ Blocking method that wait until all the RM from the 'guid' list 
+            reached the state FINISHED
+
+        :param guids: List of guids
+        :type guids: list
+        """
+        return self.wait(guids)
+
+    def wait_started(self, guids):
+        """ Blocking method that wait until all the RM from the 'guid' list 
+            reached the state STARTED
+
+        :param guids: List of guids
+        :type guids: list
+        """
+        return self.wait(guids, states = [ResourceState.STARTED,
+            ResourceState.STOPPED,
+            ResourceState.FINISHED])
+
+    def wait(self, guids, states = [ResourceState.FINISHED, 
+        ResourceState.STOPPED]):
+        """ Blocking method that waits until all the RM from the 'guid' list 
+            reached state 'state' or until a failure occurs
+            
+        :param guids: List of guids
+        :type guids: list
+        """
+        if isinstance(guids, int):
+            guids = [guids]
+
+        while not all([self.state(guid) in states for guid in guids]) and \
+                not any([self.state(guid) in [
+                        ResourceState.FAILED] for guid in guids]) and \
+                not self.finished:
+            # debug logging
+            waited = ""
+            for guid in guids:
+                waited += "guid %d - %s \n" % (guid, self.state(guid, hr = True))
+            self.logger.debug(" WAITING FOR %s " % waited )
+            
+            # We keep the sleep big to decrease the number of RM state queries
             time.sleep(2)
-    
+   
     def get_task(self, tid):
+        """ Get a specific task
+
+        :param tid: Id of the task
+        :type tid: int
+        :rtype: Task
+        """
         return self._tasks.get(tid)
 
     def get_resource(self, guid):
+        """ Get a specific Resource Manager
+
+        :param guid: Id of the task
+        :type guid: int
+        :rtype: ResourceManager
+        """
         return self._resources.get(guid)
 
     @property
     def resources(self):
+        """ Returns the list of all the Resource Manager Id
+
+        :rtype: set
+
+        """
         return self._resources.keys()
 
     def register_resource(self, rtype, guid = None):
+        """ Register a Resource Manager. It creates a new 'guid', if it is not specified, 
+        for the RM of type 'rtype' and add it to the list of Resources.
+
+        :param rtype: Type of the RM
+        :type rtype: str
+        :return: Id of the RM
+        :rtype: int
+        """
         # Get next available guid
         guid = self._guid_generator.next(guid)
         
@@ -126,15 +268,31 @@ class ExperimentController(object):
         return guid
 
     def get_attributes(self, guid):
+        """ Return all the attibutes of a specific RM
+
+        :param guid: Guid of the RM
+        :type guid: int
+        :return: List of attributes
+        :rtype: list
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.get_attributes()
 
     def register_connection(self, guid1, guid2):
+        """ Registers a guid1 with a guid2. 
+            The declaration order is not important
+
+            :param guid1: First guid to connect
+            :type guid1: ResourceManager
+
+            :param guid2: Second guid to connect
+            :type guid: ResourceManager
+        """
         rm1 = self.get_resource(guid1)
         rm2 = self.get_resource(guid2)
 
-        rm1.connect(guid2)
-        rm2.connect(guid1)
+        rm1.register_connection(guid2)
+        rm2.register_connection(guid1)
 
     def register_condition(self, group1, action, group2, state,
             time = None):
@@ -200,18 +358,51 @@ class ExperimentController(object):
         return rm.trace(name, attr, block, offset)
 
     def discover(self, guid):
+        """ Discover a specific RM defined by its 'guid'
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.discover()
 
     def provision(self, guid):
+        """ Provision a specific RM defined by its 'guid'
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.provision()
 
     def get(self, guid, name):
+        """ Get a specific attribute 'name' from the RM 'guid'
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+            :param name: attribute's name
+            :type name: str
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.get(name)
 
     def set(self, guid, name, value):
+        """ Set a specific attribute 'name' from the RM 'guid' 
+            with the value 'value' 
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+            :param name: attribute's name
+            :type name: str
+
+            :param value: attribute's value
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.set(name, value)
 
@@ -227,16 +418,30 @@ class ExperimentController(object):
 
         """
         rm = self.get_resource(guid)
+        state = rm.state
+
         if hr:
-            return ResourceState2str.get(rm.state)
+            return ResourceState2str.get(state)
 
-        return rm.state
+        return state
 
     def stop(self, guid):
+        """ Stop a specific RM defined by its 'guid'
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.stop()
 
     def start(self, guid):
+        """ Start a specific RM defined by its 'guid'
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.start()
 
@@ -278,10 +483,22 @@ class ExperimentController(object):
             rm.set_with_conditions(name, value, group2, state, time)
 
     def stop_with_conditions(self, guid):
+        """ Stop a specific RM defined by its 'guid' only if all the conditions are true
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.stop_with_conditions()
 
     def start_with_conditions(self, guid):
+        """ Start a specific RM defined by its 'guid' only if all the conditions are true
+
+            :param guid: Guid of the RM
+            :type guid: int
+
+        """
         rm = self.get_resource(guid)
         return rm.start_with_condition()
 
@@ -299,7 +516,15 @@ class ExperimentController(object):
         self.logger.debug(" ------- DEPLOY START ------ ")
 
         if not group:
-            group = self.resources
+            # By default, if not deployment group is indicated, 
+            # all RMs that are undeployed will be deployed
+            group = []
+            for guid in self.resources:
+                if self.state(guid) == ResourceState.NEW:
+                    group.append(guid)
+                
+        if isinstance(group, int):
+            group = [group]
 
         # Before starting deployment we disorder the group list with the
         # purpose of speeding up the whole deployment process.
@@ -317,8 +542,7 @@ class ExperimentController(object):
         def wait_all_and_start(group):
             reschedule = False
             for guid in group:
-                rm = self.get_resource(guid)
-                if rm.state < ResourceState.READY:
+                if self.state(guid) < ResourceState.READY:
                     reschedule = True
                     break
 
@@ -329,7 +553,7 @@ class ExperimentController(object):
                 # If all resources are read, we schedule the start
                 for guid in group:
                     rm = self.get_resource(guid)
-                    self.schedule("0.01s", rm.start_with_conditions)
+                    self.schedule("0s", rm.start_with_conditions)
 
         if wait_all_ready:
             # Schedule the function that will check all resources are
@@ -341,7 +565,7 @@ class ExperimentController(object):
 
         for guid in group:
             rm = self.get_resource(guid)
-            self.schedule("0.001s", rm.deploy)
+            self.schedule("0s", rm.deploy)
 
             if not wait_all_ready:
                 self.schedule("1s", rm.start_with_conditions)
@@ -351,8 +575,14 @@ class ExperimentController(object):
                 # schedule a stop. Otherwise the RM will stop immediately
                 self.schedule("2s", rm.stop_with_conditions)
 
-
     def release(self, group = None):
+        """ Release the elements of the list 'group' or 
+        all the resources if any group is specified
+
+            :param group: List of RM
+            :type group: list
+
+        """
         if not group:
             group = self.resources
 
@@ -372,9 +602,17 @@ class ExperimentController(object):
                 threads.remove(thread)
         
     def shutdown(self):
+        """ Shutdown the Experiment Controller. 
+        Releases all the resources and stops task processing thread
+
+        """
         self.release()
 
-        self._stop_scheduler()
+        # Mark the EC state as TERMINATED
+        self._state = ECState.TERMINATED
+
+        # Notify condition to wake up the processing thread
+        self._notify()
         
         if self._thread.is_alive():
            self._thread.join()
@@ -382,79 +620,127 @@ class ExperimentController(object):
     def schedule(self, date, callback, track = False):
         """ Schedule a callback to be executed at time date.
 
-            date    string containing execution time for the task.
+            :param date: string containing execution time for the task.
                     It can be expressed as an absolute time, using
                     timestamp format, or as a relative time matching
                     ^\d+.\d+(h|m|s|ms|us)$
 
-            callback    code to be executed for the task. Must be a
+            :param callback: code to be executed for the task. Must be a
                         Python function, and receives args and kwargs
                         as arguments.
 
-            track   if set to True, the task will be retrivable with
+            :param track: if set to True, the task will be retrivable with
                     the get_task() method
+
+            :return : The Id of the task
         """
-        timestamp = strfvalid(date)
-        
+        timestamp = stabsformat(date)
         task = Task(timestamp, callback)
         task = self._scheduler.schedule(task)
 
         if track:
             self._tasks[task.id] = task
-  
+
         # Notify condition to wake up the processing thread
-        self._cond.acquire()
-        self._cond.notify()
-        self._cond.release()
+        self._notify()
 
         return task.id
      
     def _process(self):
-        runner = ParallelRun(maxthreads = 50)
+        """ Process scheduled tasks.
+
+        .. note::
+
+        The _process method is executed in an independent thread held by the 
+        ExperimentController for as long as the experiment is running.
+        
+        Tasks are scheduled by invoking the schedule method with a target callback. 
+        The schedule method is given a execution time which controls the
+        order in which tasks are processed. 
+
+        Tasks are processed in parallel using multithreading. 
+        The environmental variable NEPI_NTHREADS can be used to control
+        the number of threads used to process tasks. The default value is 50.
+
+        Exception handling:
+
+        To execute tasks in parallel, an ParallelRunner (PR) object, holding
+        a pool of threads (workers), is used.
+        For each available thread in the PR, the next task popped from 
+        the scheduler queue is 'put' in the PR.
+        Upon receiving a task to execute, each PR worker (thread) invokes the 
+        _execute method of the EC, passing the task as argument. 
+        This method, calls task.callback inside a try/except block. If an 
+        exception is raised by the tasks.callback, it will be trapped by the 
+        try block, logged to standard error (usually the console), and the EC 
+        state will be set to ECState.FAILED.
+        The invocation of _notify immediately after, forces the processing
+        loop in the _process method, to wake up if it was blocked waiting for new 
+        tasks to arrived, and to check the EC state.
+        As the EC is in FAILED state, the processing loop exits and the 
+        'finally' block is invoked. In the 'finally' block, the 'sync' method
+        of the PR is invoked, which forces the PR to raise any unchecked errors
+        that might have been raised by the workers.
+
+        """
+        nthreads = int(os.environ.get("NEPI_NTHREADS", "50"))
+
+        runner = ParallelRun(maxthreads = nthreads)
         runner.start()
 
         try:
             while not self.finished:
                 self._cond.acquire()
+
                 task = self._scheduler.next()
-                self._cond.release()
                 
                 if not task:
-                    # It there are not tasks in the tasks queue we need to 
-                    # wait until a call to schedule wakes us up
-                    self._cond.acquire()
+                    # No task to execute. Wait for a new task to be scheduled.
                     self._cond.wait()
-                    self._cond.release()
-                else: 
-                    # If the task timestamp is in the future the thread needs to wait
-                    # until time elapse or until another task is scheduled
-                    now = strfnow()
+                else:
+                    # The task timestamp is in the future. Wait for timeout 
+                    # or until another task is scheduled.
+                    now = tnow()
                     if now < task.timestamp:
-                        # Calculate time difference in seconds
-                        timeout = strfdiff(task.timestamp, now)
+                        # Calculate timeout in seconds
+                        timeout = tdiffsec(task.timestamp, now)
+
                         # Re-schedule task with the same timestamp
                         self._scheduler.schedule(task)
-                        # Sleep until timeout or until a new task awakes the condition
-                        self._cond.acquire()
+                        
+                        task = None
+
+                        # Wait timeout or until a new task awakes the condition
                         self._cond.wait(timeout)
-                        self._cond.release()
-                    else:
-                        # Process tasks in parallel
-                        runner.put(self._execute, task)
+               
+                self._cond.release()
+
+                if task:
+                    # Process tasks in parallel
+                    runner.put(self._execute, task)
         except: 
             import traceback
             err = traceback.format_exc()
-            self._logger.error("Error while processing tasks in the EC: %s" % err)
+            self.logger.error("Error while processing tasks in the EC: %s" % err)
 
             self._state = ECState.FAILED
-   
-        # Mark EC state as terminated
-        if self.ecstate == ECState.RUNNING:
-            # Synchronize to get errors if occurred
+        finally:   
+            self.logger.debug("Exiting the task processing loop ... ")
             runner.sync()
-            self._state = ECState.TERMINATED
 
     def _execute(self, task):
+        """ Executes a single task. 
+
+            :param task: Object containing the callback to execute
+            :type task: Task
+
+        .. note::
+
+        If the invokation of the task callback raises an
+        exception, the processing thread of the ExperimentController
+        will be stopped and the experiment will be aborted.
+
+        """
         # Invoke callback
         task.status = TaskStatus.DONE
 
@@ -466,20 +752,23 @@ class ExperimentController(object):
             task.result = err
             task.status = TaskStatus.ERROR
             
-            self._logger.error("Error occurred while executing task: %s" % err)
+            self.logger.error("Error occurred while executing task: %s" % err)
+
+            # Set the EC to FAILED state (this will force to exit the task
+            # processing thread)
+            self._state = ECState.FAILED
 
-            self._stop_scheduler()
+            # Notify condition to wake up the processing thread
+            self._notify()
 
             # Propage error to the ParallelRunner
             raise
 
-    def _stop_scheduler(self):
-        # Mark the EC as failed
-        self._state = ECState.FAILED
-
-        # Wake up the EC in case it was sleeping
+    def _notify(self):
+        """ Awakes the processing thread in case it is blocked waiting
+        for a new task to be scheduled.
+        """
         self._cond.acquire()
         self._cond.notify()
         self._cond.release()
 
-