Fix #120 Put nepi-exp and nepi-usr inside .nepi folder
[nepi.git] / src / nepi / resources / linux / application.py
1 #
2 #    NEPI, a framework to manage network experiments
3 #    Copyright (C) 2013 INRIA
4 #
5 #    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
6 #    it under the terms of the GNU General Public License as published by
7 #    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8 #    (at your option) any later version.
9 #
10 #    This program is distributed in the hope that it will be useful,
11 #    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12 #    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13 #    GNU General Public License for more details.
14 #
15 #    You should have received a copy of the GNU General Public License
16 #    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 #
18 # Author: Alina Quereilhac <alina.quereilhac@inria.fr>
19
20 from nepi.execution.attribute import Attribute, Flags, Types
21 from nepi.execution.trace import Trace, TraceAttr
22 from nepi.execution.resource import ResourceManager, clsinit_copy, \
23         ResourceState, reschedule_delay
24 from nepi.resources.linux.node import LinuxNode
25 from nepi.util.sshfuncs import ProcStatus
26 from nepi.util.timefuncs import tnow, tdiffsec
27
28 import os
29 import subprocess
30
31 # TODO: Resolve wildcards in commands!!
32 # TODO: When a failure occurs during deployment, scp and ssh processes are left running behind!!
33
34 @clsinit_copy
35 class LinuxApplication(ResourceManager):
36     """
37     .. class:: Class Args :
38       
39         :param ec: The Experiment controller
40         :type ec: ExperimentController
41         :param guid: guid of the RM
42         :type guid: int
43
44     .. note::
45
46         A LinuxApplication RM represents a process that can be executed in
47         a remote Linux host using SSH.
48
49         The LinuxApplication RM takes care of uploadin sources and any files
50         needed to run the experiment, to the remote host. 
51         It also allows to provide source compilation (build) and installation 
52         instructions, and takes care of automating the sources build and 
53         installation tasks for the user.
54
55         It is important to note that files uploaded to the remote host have
56         two possible scopes: single-experiment or multi-experiment.
57         Single experiment files are those that will not be re-used by other 
58         experiments. Multi-experiment files are those that will.
59         Sources and shared files are always made available to all experiments.
60
61         Directory structure:
62
63         The directory structure used by LinuxApplication RM at the Linux
64         host is the following:
65
66         ${HOME}/.nepi/nepi-usr --> Base directory for multi-experiment files
67                       |
68         ${LIB}        |- /lib --> Base directory for libraries
69         ${BIN}        |- /bin --> Base directory for binary files
70         ${SRC}        |- /src --> Base directory for sources
71         ${SHARE}      |- /share --> Base directory for other files
72
73         ${HOME}/.nepi/nepi-exp --> Base directory for single-experiment files
74                       |
75         ${EXP_HOME}   |- /<exp-id>  --> Base directory for experiment exp-id
76                           |
77         ${APP_HOME}       |- /<app-guid> --> Base directory for application 
78                                |     specific files (e.g. command.sh, input)
79                                | 
80         ${RUN_HOME}            |- /<run-id> --> Base directory for run specific
81
82     """
83
84     _rtype = "LinuxApplication"
85     _help = "Runs an application on a Linux host with a BASH command "
86     _backend_type = "linux"
87
88     @classmethod
89     def _register_attributes(cls):
90         command = Attribute("command", "Command to execute at application start. "
91                 "Note that commands will be executed in the ${RUN_HOME} directory, "
92                 "make sure to take this into account when using relative paths. ", 
93                 flags = Flags.Design)
94         forward_x11 = Attribute("forwardX11", "Enables X11 forwarding for SSH connections", 
95                 flags = Flags.Design)
96         env = Attribute("env", "Environment variables string for command execution",
97                 flags = Flags.Design)
98         sudo = Attribute("sudo", "Run with root privileges", 
99                 flags = Flags.Design)
100         depends = Attribute("depends", 
101                 "Space-separated list of packages required to run the application",
102                 flags = Flags.Design)
103         sources = Attribute("sources", 
104                 "semi-colon separated list of regular files to be uploaded to ${SRC} "
105                 "directory prior to building. Archives won't be expanded automatically. "
106                 "Sources are globally available for all experiments unless "
107                 "cleanHome is set to True (This will delete all sources). ",
108                 flags = Flags.Design)
109         files = Attribute("files", 
110                 "Space-separated list of regular miscellaneous files to be uploaded "
111                 "to ${SHARE} directory. "
112                 "Files are globally available for all experiments unless "
113                 "cleanHome is set to True (This will delete all files). ",
114                 flags = Flags.Design)
115         libs = Attribute("libs", 
116                 "Space-separated list of libraries (e.g. .so files) to be uploaded "
117                 "to ${LIB} directory. "
118                 "Libraries are globally available for all experiments unless "
119                 "cleanHome is set to True (This will delete all files). ",
120                 flags = Flags.Design)
121         bins = Attribute("bins", 
122                 "Space-separated list of binary files to be uploaded "
123                 "to ${BIN} directory. "
124                 "Binaries are globally available for all experiments unless "
125                 "cleanHome is set to True (This will delete all files). ",
126                 flags = Flags.Design)
127         code = Attribute("code", 
128                 "Plain text source code to be uploaded to the ${APP_HOME} directory. ",
129                 flags = Flags.Design)
130         build = Attribute("build", 
131                 "Build commands to execute after deploying the sources. "
132                 "Sources are uploaded to the ${SRC} directory and code "
133                 "is uploaded to the ${APP_HOME} directory. \n"
134                 "Usage example: tar xzf ${SRC}/my-app.tgz && cd my-app && "
135                 "./configure && make && make clean.\n"
136                 "Make sure to make the build commands return with a nonzero exit "
137                 "code on error.",
138                 flags = Flags.Design)
139         install = Attribute("install", 
140                 "Commands to transfer built files to their final destinations. "
141                 "Install commands are executed after build commands. ",
142                 flags = Flags.Design)
143         stdin = Attribute("stdin", "Standard input for the 'command'", 
144                 flags = Flags.Design)
145         tear_down = Attribute("tearDown", "Command to be executed just before " 
146                 "releasing the resource", 
147                 flags = Flags.Design)
148
149         cls._register_attribute(command)
150         cls._register_attribute(forward_x11)
151         cls._register_attribute(env)
152         cls._register_attribute(sudo)
153         cls._register_attribute(depends)
154         cls._register_attribute(sources)
155         cls._register_attribute(code)
156         cls._register_attribute(files)
157         cls._register_attribute(bins)
158         cls._register_attribute(libs)
159         cls._register_attribute(build)
160         cls._register_attribute(install)
161         cls._register_attribute(stdin)
162         cls._register_attribute(tear_down)
163
164     @classmethod
165     def _register_traces(cls):
166         stdout = Trace("stdout", "Standard output stream", enabled = True)
167         stderr = Trace("stderr", "Standard error stream", enabled = True)
168
169         cls._register_trace(stdout)
170         cls._register_trace(stderr)
171
172     def __init__(self, ec, guid):
173         super(LinuxApplication, self).__init__(ec, guid)
174         self._pid = None
175         self._ppid = None
176         self._home = "app-%s" % self.guid
177         # whether the command should run in foreground attached
178         # to a terminal
179         self._in_foreground = False
180
181         # whether to use sudo to kill the application process
182         self._sudo_kill = False
183
184         # keep a reference to the running process handler when 
185         # the command is not executed as remote daemon in background
186         self._proc = None
187
188         # timestamp of last state check of the application
189         self._last_state_check = tnow()
190         
191     def log_message(self, msg):
192         return " guid %d - host %s - %s " % (self.guid, 
193                 self.node.get("hostname"), msg)
194
195     @property
196     def node(self):
197         node = self.get_connected(LinuxNode.get_rtype())
198         if node: return node[0]
199         return None
200
201     @property
202     def app_home(self):
203         return os.path.join(self.node.exp_home, self._home)
204
205     @property
206     def run_home(self):
207         return os.path.join(self.app_home, self.ec.run_id)
208
209     @property
210     def pid(self):
211         return self._pid
212
213     @property
214     def ppid(self):
215         return self._ppid
216
217     @property
218     def in_foreground(self):
219         """ Returns True if the command needs to be executed in foreground.
220         This means that command will be executed using 'execute' instead of
221         'run' ('run' executes a command in background and detached from the 
222         terminal)
223         
224         When using X11 forwarding option, the command can not run in background
225         and detached from a terminal, since we need to keep the terminal attached 
226         to interact with it.
227         """
228         return self.get("forwardX11") or self._in_foreground
229
230     def trace_filepath(self, filename):
231         return os.path.join(self.run_home, filename)
232
233     def trace(self, name, attr = TraceAttr.ALL, block = 512, offset = 0):
234         self.info("Retrieving '%s' trace %s " % (name, attr))
235
236         path = self.trace_filepath(name)
237         
238         command = "(test -f %s && echo 'success') || echo 'error'" % path
239         (out, err), proc = self.node.execute(command)
240
241         if (err and proc.poll()) or out.find("error") != -1:
242             msg = " Couldn't find trace %s " % name
243             self.error(msg, out, err)
244             return None
245     
246         if attr == TraceAttr.PATH:
247             return path
248
249         if attr == TraceAttr.ALL:
250             (out, err), proc = self.node.check_output(self.run_home, name)
251             
252             if proc.poll():
253                 msg = " Couldn't read trace %s " % name
254                 self.error(msg, out, err)
255                 return None
256
257             return out
258
259         if attr == TraceAttr.STREAM:
260             cmd = "dd if=%s bs=%d count=1 skip=%d" % (path, block, offset)
261         elif attr == TraceAttr.SIZE:
262             cmd = "stat -c%%s %s " % path
263
264         (out, err), proc = self.node.execute(cmd)
265
266         if proc.poll():
267             msg = " Couldn't find trace %s " % name
268             self.error(msg, out, err)
269             return None
270         
271         if attr == TraceAttr.SIZE:
272             out = int(out.strip())
273
274         return out
275
276     def do_provision(self):
277         # take a snapshot of the system if user is root
278         # to assure cleanProcess kill every nepi process
279         if self.node.get("username") == 'root':
280             import pickle
281             procs = dict()
282             ps_aux = "ps aux |awk '{print $2,$11}'"
283             (out, err), proc = self.node.execute(ps_aux)
284             for line in out.strip().split("\n"):
285                 parts = line.strip().split(" ")
286                 procs[parts[0]] = parts[1]
287             pickle.dump(procs, open("/tmp/save.proc", "wb"))
288             
289         # create run dir for application
290         self.node.mkdir(self.run_home)
291    
292         # List of all the provision methods to invoke
293         steps = [
294             # upload sources
295             self.upload_sources,
296             # upload files
297             self.upload_files,
298             # upload binaries
299             self.upload_binaries,
300             # upload libraries
301             self.upload_libraries,
302             # upload code
303             self.upload_code,
304             # upload stdin
305             self.upload_stdin,
306             # install dependencies
307             self.install_dependencies,
308             # build
309             self.build,
310             # Install
311             self.install]
312
313         command = []
314
315         # Since provisioning takes a long time, before
316         # each step we check that the EC is still 
317         for step in steps:
318             if self.ec.abort:
319                 self.debug("Interrupting provisioning. EC says 'ABORT")
320                 return
321             
322             ret = step()
323             if ret:
324                 command.append(ret)
325
326         # upload deploy script
327         deploy_command = ";".join(command)
328         self.execute_deploy_command(deploy_command)
329
330         # upload start script
331         self.upload_start_command()
332        
333         self.info("Provisioning finished")
334
335         super(LinuxApplication, self).do_provision()
336
337     def upload_start_command(self, overwrite = False):
338         # Upload command to remote bash script
339         # - only if command can be executed in background and detached
340         command = self.get("command")
341
342         if command and not self.in_foreground:
343             self.info("Uploading command '%s'" % command)
344
345             # replace application specific paths in the command
346             command = self.replace_paths(command)
347             
348             # replace application specific paths in the environment
349             env = self.get("env")
350             env = env and self.replace_paths(env)
351
352             shfile = os.path.join(self.app_home, "start.sh")
353
354             self.node.upload_command(command, 
355                     shfile = shfile,
356                     env = env,
357                     overwrite = overwrite)
358
359     def execute_deploy_command(self, command):
360         if command:
361             # Upload the command to a bash script and run it
362             # in background ( but wait until the command has
363             # finished to continue )
364             shfile = os.path.join(self.app_home, "deploy.sh")
365             self.node.run_and_wait(command, self.run_home,
366                     shfile = shfile, 
367                     overwrite = False,
368                     pidfile = "deploy_pidfile", 
369                     ecodefile = "deploy_exitcode", 
370                     stdout = "deploy_stdout", 
371                     stderr = "deploy_stderr")
372
373     def upload_sources(self, src_dir = None):
374         sources = self.get("sources")
375    
376         command = ""
377
378         if not src_dir:
379             src_dir = self.node.src_dir
380
381         if sources:
382             self.info("Uploading sources ")
383
384             sources = map(str.strip, sources.split(";"))
385
386             # Separate sources that should be downloaded from 
387             # the web, from sources that should be uploaded from
388             # the local machine
389             command = []
390             for source in list(sources):
391                 if source.startswith("http") or source.startswith("https"):
392                     # remove the hhtp source from the sources list
393                     sources.remove(source)
394
395                     command.append( " ( " 
396                             # Check if the source already exists
397                             " ls %(src_dir)s/%(basename)s "
398                             " || ( "
399                             # If source doesn't exist, download it and check
400                             # that it it downloaded ok
401                             "   wget -c --directory-prefix=%(src_dir)s %(source)s && "
402                             "   ls %(src_dir)s/%(basename)s "
403                             " ) ) " % {
404                                 "basename": os.path.basename(source),
405                                 "source": source,
406                                 "src_dir": src_dir
407                                 })
408
409             command = " && ".join(command)
410
411             # replace application specific paths in the command
412             command = self.replace_paths(command)
413        
414             if sources:
415                 sources = ';'.join(sources)
416                 self.node.upload(sources, src_dir, overwrite = False)
417
418         return command
419
420     def upload_files(self):
421         files = self.get("files")
422
423         if files:
424             self.info("Uploading files %s " % files)
425             self.node.upload(files, self.node.share_dir, overwrite = False)
426
427     def upload_libraries(self):
428         libs = self.get("libs")
429
430         if libs:
431             self.info("Uploading libraries %s " % libaries)
432             self.node.upload(libs, self.node.lib_dir, overwrite = False)
433
434     def upload_binaries(self):
435         bins = self.get("bins")
436
437         if bins:
438             self.info("Uploading binaries %s " % binaries)
439             self.node.upload(bins, self.node.bin_dir, overwrite = False)
440
441     def upload_code(self):
442         code = self.get("code")
443
444         if code:
445             self.info("Uploading code")
446
447             dst = os.path.join(self.app_home, "code")
448             self.node.upload(code, dst, overwrite = False, text = True)
449
450     def upload_stdin(self):
451         stdin = self.get("stdin")
452         if stdin:
453             # create dir for sources
454             self.info("Uploading stdin")
455             
456             # upload stdin file to ${SHARE_DIR} directory
457             basename = os.path.basename(stdin)
458             dst = os.path.join(self.node.share_dir, basename)
459             self.node.upload(stdin, dst, overwrite = False, text = True)
460
461             # create "stdin" symlink on ${APP_HOME} directory
462             command = "( cd %(app_home)s ; [ ! -f stdin ] &&  ln -s %(stdin)s stdin )" % ({
463                 "app_home": self.app_home, 
464                 "stdin": dst })
465
466             return command
467
468     def install_dependencies(self):
469         depends = self.get("depends")
470         if depends:
471             self.info("Installing dependencies %s" % depends)
472             return self.node.install_packages_command(depends)
473
474     def build(self):
475         build = self.get("build")
476
477         if build:
478             self.info("Building sources ")
479             
480             # replace application specific paths in the command
481             return self.replace_paths(build)
482
483     def install(self):
484         install = self.get("install")
485
486         if install:
487             self.info("Installing sources ")
488
489             # replace application specific paths in the command
490             return self.replace_paths(install)
491
492     def do_deploy(self):
493         # Wait until node is associated and deployed
494         node = self.node
495         if not node or node.state < ResourceState.READY:
496             self.debug("---- RESCHEDULING DEPLOY ---- node state %s " % self.node.state )
497             self.ec.schedule(reschedule_delay, self.deploy)
498         else:
499             command = self.get("command") or ""
500             self.info("Deploying command '%s' " % command)
501             self.do_discover()
502             self.do_provision()
503
504             super(LinuxApplication, self).do_deploy()
505    
506     def do_start(self):
507         command = self.get("command")
508
509         self.info("Starting command '%s'" % command)
510
511         if not command:
512             # If no command was given (i.e. Application was used for dependency
513             # installation), then the application is directly marked as STOPPED
514             super(LinuxApplication, self).set_stopped()
515         else:
516             if self.in_foreground:
517                 self._run_in_foreground()
518             else:
519                 self._run_in_background()
520
521             super(LinuxApplication, self).do_start()
522
523     def _run_in_foreground(self):
524         command = self.get("command")
525         sudo = self.get("sudo") or False
526         x11 = self.get("forwardX11")
527         env = self.get("env")
528
529         # Command will be launched in foreground and attached to the
530         # terminal using the node 'execute' in non blocking mode.
531
532         # We save the reference to the process in self._proc 
533         # to be able to kill the process from the stop method.
534         # We also set blocking = False, since we don't want the
535         # thread to block until the execution finishes.
536         (out, err), self._proc = self.execute_command(command, 
537                 env = env,
538                 sudo = sudo,
539                 forward_x11 = x11,
540                 blocking = False)
541
542         if self._proc.poll():
543             self.error(msg, out, err)
544             raise RuntimeError, msg
545
546     def _run_in_background(self):
547         command = self.get("command")
548         env = self.get("env")
549         sudo = self.get("sudo") or False
550
551         stdout = "stdout"
552         stderr = "stderr"
553         stdin = os.path.join(self.app_home, "stdin") if self.get("stdin") \
554                 else None
555
556         # Command will be run as a daemon in baground and detached from any
557         # terminal.
558         # The command to run was previously uploaded to a bash script
559         # during deployment, now we launch the remote script using 'run'
560         # method from the node.
561         cmd = "bash %s" % os.path.join(self.app_home, "start.sh")
562         (out, err), proc = self.node.run(cmd, self.run_home, 
563             stdin = stdin, 
564             stdout = stdout,
565             stderr = stderr,
566             sudo = sudo)
567
568         # check if execution errors occurred
569         msg = " Failed to start command '%s' " % command
570         
571         if proc.poll():
572             self.error(msg, out, err)
573             raise RuntimeError, msg
574     
575         # Wait for pid file to be generated
576         pid, ppid = self.node.wait_pid(self.run_home)
577         if pid: self._pid = int(pid)
578         if ppid: self._ppid = int(ppid)
579
580         # If the process is not running, check for error information
581         # on the remote machine
582         if not self.pid or not self.ppid:
583             (out, err), proc = self.node.check_errors(self.run_home,
584                     stderr = stderr) 
585
586             # Out is what was written in the stderr file
587             if err:
588                 msg = " Failed to start command '%s' " % command
589                 self.error(msg, out, err)
590                 raise RuntimeError, msg
591     
592     def do_stop(self):
593         """ Stops application execution
594         """
595         command = self.get('command') or ''
596
597         if self.state == ResourceState.STARTED:
598         
599             self.info("Stopping command '%s' " % command)
600         
601             # If the command is running in foreground (it was launched using
602             # the node 'execute' method), then we use the handler to the Popen
603             # process to kill it. Else we send a kill signal using the pid and ppid
604             # retrieved after running the command with the node 'run' method
605             if self._proc:
606                 self._proc.kill()
607             else:
608                 # Only try to kill the process if the pid and ppid
609                 # were retrieved
610                 if self.pid and self.ppid:
611                     (out, err), proc = self.node.kill(self.pid, self.ppid,
612                             sudo = self._sudo_kill)
613
614                     # TODO: check if execution errors occurred
615                     if (proc and proc.poll()) or err:
616                         msg = " Failed to STOP command '%s' " % self.get("command")
617                         self.error(msg, out, err)
618         
619             super(LinuxApplication, self).do_stop()
620
621     def do_release(self):
622         self.info("Releasing resource")
623
624         tear_down = self.get("tearDown")
625         if tear_down:
626             self.node.execute(tear_down)
627
628         self.do_stop()
629
630         super(LinuxApplication, self).do_release()
631         
632     @property
633     def state(self):
634         """ Returns the state of the application
635         """
636         if self._state == ResourceState.STARTED:
637             if self.in_foreground:
638                 # Check if the process we used to execute the command
639                 # is still running ...
640                 retcode = self._proc.poll()
641
642                 # retcode == None -> running
643                 # retcode > 0 -> error
644                 # retcode == 0 -> finished
645                 if retcode:
646                     out = ""
647                     msg = " Failed to execute command '%s'" % self.get("command")
648                     err = self._proc.stderr.read()
649                     self.error(msg, out, err)
650                     self.do_fail()
651
652                 elif retcode == 0:
653                     self.set_stopped()
654             else:
655                 # We need to query the status of the command we launched in 
656                 # background. In order to avoid overwhelming the remote host and
657                 # the local processor with too many ssh queries, the state is only
658                 # requested every 'state_check_delay' seconds.
659                 state_check_delay = 0.5
660                 if tdiffsec(tnow(), self._last_state_check) > state_check_delay:
661                     if self.pid and self.ppid:
662                         # Make sure the process is still running in background
663                         status = self.node.status(self.pid, self.ppid)
664
665                         if status == ProcStatus.FINISHED:
666                             # If the program finished, check if execution
667                             # errors occurred
668                             (out, err), proc = self.node.check_errors(
669                                     self.run_home)
670
671                             if err:
672                                 msg = "Failed to execute command '%s'" % \
673                                         self.get("command")
674                                 self.error(msg, out, err)
675                                 self.do_fail()
676                             else:
677                                 self.set_stopped()
678
679                     self._last_state_check = tnow()
680
681         return self._state
682
683     def execute_command(self, command, 
684             env = None,
685             sudo = False,
686             forward_x11 = False,
687             blocking = False):
688
689         environ = ""
690         if env:
691             environ = self.node.format_environment(env, inline = True)
692         command = environ + command
693         command = self.replace_paths(command)
694
695         return self.node.execute(command,
696                 sudo = sudo,
697                 forward_x11 = forward_x11,
698                 blocking = blocking)
699
700     def replace_paths(self, command):
701         """
702         Replace all special path tags with shell-escaped actual paths.
703         """
704         return ( command
705             .replace("${USR}", self.node.usr_dir)
706             .replace("${LIB}", self.node.lib_dir)
707             .replace("${BIN}", self.node.bin_dir)
708             .replace("${SRC}", self.node.src_dir)
709             .replace("${SHARE}", self.node.share_dir)
710             .replace("${EXP}", self.node.exp_dir)
711             .replace("${EXP_HOME}", self.node.exp_home)
712             .replace("${APP_HOME}", self.app_home)
713             .replace("${RUN_HOME}", self.run_home)
714             .replace("${NODE_HOME}", self.node.node_home)
715             .replace("${HOME}", self.node.home_dir)
716             )
717
718     def valid_connection(self, guid):
719         # TODO: Validate!
720         return True
721