src/mc/mc_liveness.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014. The SimGrid Team.
   2  * All rights reserved.                                                     */
   3
   4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   6
   7 #include <unistd.h>
   8 #include <sys/wait.h>
   9
  10 #include <xbt/dynar.h>
  11 #include <xbt/automaton.h>
  12
  13 #include "mc_request.h"
  14 #include "mc_liveness.h"
  15 #include "mc_private.h"
  16 #include "mc_record.h"
  17
  18 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_liveness, mc,
  19                                 "Logging specific to algorithms for liveness properties verification");
  20
  21 /********* Global variables *********/
  22
  23 xbt_dynar_t acceptance_pairs;
  24 xbt_parmap_t parmap;
  25
  26 /********* Static functions *********/
  27
  28 static xbt_dynar_t get_atomic_propositions_values()
  29 {
  30   unsigned int cursor = 0;
  31   xbt_automaton_propositional_symbol_t ps = NULL;
  32   xbt_dynar_t values = xbt_dynar_new(sizeof(int), NULL);
  33   xbt_dynar_foreach(_mc_property_automaton->propositional_symbols, cursor, ps) {
  34     int res = xbt_automaton_propositional_symbol_evaluate(ps);
  35     xbt_dynar_push_as(values, int, res);
  36   }
  37
  38   return values;
  39 }
  40
  41 static mc_visited_pair_t is_reached_acceptance_pair(mc_pair_t pair) {
  42   xbt_mheap_t heap = mmalloc_set_current_heap(mc_heap);
  43
  44   mc_visited_pair_t new_pair = NULL;
  45   new_pair = MC_visited_pair_new(pair->num, pair->automaton_state, pair->atomic_propositions, pair->graph_state);
  46   new_pair->acceptance_pair = 1;
  47
  48   if (xbt_dynar_is_empty(acceptance_pairs)) {
  49
  50     xbt_dynar_push(acceptance_pairs, &new_pair);
  51
  52   } else {
  53
  54     int min = -1, max = -1, index;
  55     //int res;
  56     mc_visited_pair_t pair_test;
  57     int cursor;
  58
  59     index = get_search_interval(acceptance_pairs, new_pair, &min, &max);
  60
  61     if (min != -1 && max != -1) {       // Acceptance pair with same number of processes and same heap bytes used exists
  62
  63       // Parallell implementation
  64       /*res = xbt_parmap_mc_apply(parmap, snapshot_compare, xbt_dynar_get_ptr(acceptance_pairs, min), (max-min)+1, pair);
  65          if(res != -1){
  66          if(!raw_mem_set)
  67          MC_SET_STD_HEAP;
  68          return ((mc_pair_t)xbt_dynar_get_as(acceptance_pairs, (min+res)-1, mc_pair_t))->num;
  69          } */
  70
  71       cursor = min;
  72       if(pair->search_cycle == 1){
  73         while (cursor <= max) {
  74           pair_test = (mc_visited_pair_t) xbt_dynar_get_as(acceptance_pairs, cursor, mc_visited_pair_t);
  75           if (xbt_automaton_state_compare(pair_test->automaton_state, new_pair->automaton_state) == 0) {
  76             if (xbt_automaton_propositional_symbols_compare_value(pair_test->atomic_propositions, new_pair->atomic_propositions) == 0) {
  77               if (snapshot_compare(pair_test, new_pair) == 0) {
  78                 XBT_INFO("Pair %d already reached (equal to pair %d) !", new_pair->num, pair_test->num);
  79                 xbt_fifo_shift(mc_stack);
  80                 if (dot_output != NULL)
  81                   fprintf(dot_output, "\"%d\" -> \"%d\" [%s];\n", initial_global_state->prev_pair, pair_test->num, initial_global_state->prev_req);
  82                 mmalloc_set_current_heap(heap);
  83                 return NULL;
  84               }
  85             }
  86           }
  87           cursor++;
  88         }
  89       }
  90       xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, min, &new_pair);
  91     } else {
  92       pair_test = (mc_visited_pair_t) xbt_dynar_get_as(acceptance_pairs, index, mc_visited_pair_t);
  93       if (pair_test->nb_processes < new_pair->nb_processes) {
  94         xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, index + 1, &new_pair);
  95       } else {
  96         if (pair_test->heap_bytes_used < new_pair->heap_bytes_used)
  97           xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, index + 1, &new_pair);
  98         else
  99           xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, index, &new_pair);
 100       }
 101     }
 102
 103   }
 104   mmalloc_set_current_heap(heap);
 105   return new_pair;
 106 }
 107
 108 static void remove_acceptance_pair(int pair_num)
 109 {
 110   xbt_mheap_t heap = mmalloc_set_current_heap(mc_heap);
 111
 112   unsigned int cursor = 0;
 113   mc_visited_pair_t pair_test = NULL;
 114   int pair_found = 0;
 115
 116   xbt_dynar_foreach(acceptance_pairs, cursor, pair_test) {
 117     if (pair_test->num == pair_num) {
 118        pair_found = 1;
 119       break;
 120     }
 121   }
 122
 123   if(pair_found == 1) {
 124     xbt_dynar_remove_at(acceptance_pairs, cursor, &pair_test);
 125
 126     pair_test->acceptance_removed = 1;
 127
 128     if (_sg_mc_visited == 0 || pair_test->visited_removed == 1)
 129       MC_visited_pair_delete(pair_test);
 130
 131   }
 132
 133   mmalloc_set_current_heap(heap);
 134 }
 135
 136
 137 static int MC_automaton_evaluate_label(xbt_automaton_exp_label_t l,
 138                                        xbt_dynar_t atomic_propositions_values)
 139 {
 140
 141   switch (l->type) {
 142   case 0:{
 143       int left_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.left_exp, atomic_propositions_values);
 144       int right_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.right_exp, atomic_propositions_values);
 145       return (left_res || right_res);
 146     }
 147   case 1:{
 148       int left_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.left_exp, atomic_propositions_values);
 149       int right_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.right_exp, atomic_propositions_values);
 150       return (left_res && right_res);
 151     }
 152   case 2:{
 153       int res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.exp_not, atomic_propositions_values);
 154       return (!res);
 155     }
 156   case 3:{
 157       unsigned int cursor = 0;
 158       xbt_automaton_propositional_symbol_t p = NULL;
 159       xbt_dynar_foreach(_mc_property_automaton->propositional_symbols, cursor, p) {
 160         if (strcmp(xbt_automaton_propositional_symbol_get_name(p), l->u.predicat) == 0)
 161           return (int) xbt_dynar_get_as(atomic_propositions_values, cursor, int);
 162       }
 163       return -1;
 164     }
 165   case 4:{
 166       return 2;
 167     }
 168   default:
 169     return -1;
 170   }
 171 }
 172
 173 void MC_pre_modelcheck_liveness(void) {
 174
 175   initial_global_state->raw_mem_set = (mmalloc_get_current_heap() == mc_heap);
 176
 177   mc_pair_t initial_pair = NULL;
 178   smx_process_t process;
 179
 180   MC_wait_for_requests();
 181
 182   MC_SET_MC_HEAP;
 183
 184   acceptance_pairs = xbt_dynar_new(sizeof(mc_visited_pair_t), NULL);
 185   if(_sg_mc_visited > 0)
 186     visited_pairs = xbt_dynar_new(sizeof(mc_visited_pair_t), NULL);
 187
 188   initial_global_state->snapshot = MC_take_snapshot(0);
 189   initial_global_state->prev_pair = 0;
 190
 191   unsigned int cursor = 0;
 192   xbt_automaton_state_t automaton_state;
 193
 194   xbt_dynar_foreach(_mc_property_automaton->states, cursor, automaton_state) {
 195     if (automaton_state->type == -1) {  /* Initial automaton state */
 196
 197       initial_pair = MC_pair_new();
 198       initial_pair->automaton_state = automaton_state;
 199       initial_pair->graph_state = MC_state_new();
 200       initial_pair->atomic_propositions = get_atomic_propositions_values();
 201       initial_pair->depth = 1;
 202
 203       /* Get enabled processes and insert them in the interleave set of the graph_state */
 204       MC_EACH_SIMIX_PROCESS(process,
 205         if (MC_process_is_enabled(process)) {
 206           MC_state_interleave_process(initial_pair->graph_state, process);
 207         }
 208       );
 209
 210       initial_pair->requests = MC_state_interleave_size(initial_pair->graph_state);
 211       initial_pair->search_cycle = 0;
 212
 213       xbt_fifo_unshift(mc_stack, initial_pair);
 214     }
 215   }
 216
 217   MC_SET_STD_HEAP;
 218
 219   MC_modelcheck_liveness();
 220
 221   if (initial_global_state->raw_mem_set)
 222     MC_SET_MC_HEAP;
 223 }
 224
 225 void MC_modelcheck_liveness()
 226 {
 227   smx_process_t process = NULL;
 228   mc_pair_t current_pair = NULL;
 229   int value, res, visited_num = -1;
 230   smx_simcall_t req = NULL;
 231   xbt_automaton_transition_t transition_succ = NULL;
 232   int cursor = 0;
 233   mc_pair_t next_pair = NULL;
 234   xbt_dynar_t prop_values = NULL;
 235   mc_visited_pair_t reached_pair = NULL;
 236
 237   while(xbt_fifo_size(mc_stack) > 0){
 238
 239     /* Get current pair */
 240     current_pair = (mc_pair_t) xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack));
 241
 242     /* Update current state in buchi automaton */
 243     _mc_property_automaton->current_state = current_pair->automaton_state;
 244
 245     XBT_DEBUG("********************* ( Depth = %d, search_cycle = %d, interleave size %d, pair_num %d)",
 246        current_pair->depth, current_pair->search_cycle,
 247        MC_state_interleave_size(current_pair->graph_state), current_pair->num);
 248
 249     if (current_pair->requests > 0) {
 250
 251       if (current_pair->automaton_state->type == 1 && current_pair->exploration_started == 0) {
 252         /* If new acceptance pair, return new pair */
 253         if ((reached_pair = is_reached_acceptance_pair(current_pair)) == NULL) {
 254           int counter_example_depth = current_pair->depth;
 255           XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
 256           XBT_INFO("|             ACCEPTANCE CYCLE            |");
 257           XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
 258           XBT_INFO("Counter-example that violates formula :");
 259           MC_show_stack_liveness(mc_stack);
 260           MC_dump_stack_liveness(mc_stack);
 261           MC_print_statistics(mc_stats);
 262           XBT_INFO("Counter-example depth : %d", counter_example_depth);
 263           xbt_abort();
 264         }
 265       }
 266
 267       /* Pair already visited ? stop the exploration on the current path */
 268       if ((current_pair->exploration_started == 0) && (visited_num = is_visited_pair(reached_pair, current_pair)) != -1) {
 269
 270         if (dot_output != NULL){
 271           MC_SET_MC_HEAP;
 272           fprintf(dot_output, "\"%d\" -> \"%d\" [%s];\n", initial_global_state->prev_pair, visited_num, initial_global_state->prev_req);
 273           fflush(dot_output);
 274           MC_SET_STD_HEAP;
 275         }
 276
 277         XBT_DEBUG("Pair already visited (equal to pair %d), exploration on the current path stopped.", visited_num);
 278         MC_SET_MC_HEAP;
 279         current_pair->requests = 0;
 280         MC_SET_STD_HEAP;
 281         goto backtracking;
 282
 283       }else{
 284
 285         req = MC_state_get_request(current_pair->graph_state, &value);
 286
 287          if (dot_output != NULL) {
 288            MC_SET_MC_HEAP;
 289            if (initial_global_state->prev_pair != 0 && initial_global_state->prev_pair != current_pair->num) {
 290              fprintf(dot_output, "\"%d\" -> \"%d\" [%s];\n", initial_global_state->prev_pair, current_pair->num, initial_global_state->prev_req);
 291              xbt_free(initial_global_state->prev_req);
 292            }
 293            initial_global_state->prev_pair = current_pair->num;
 294            initial_global_state->prev_req = MC_request_get_dot_output(req, value);
 295            if (current_pair->search_cycle)
 296              fprintf(dot_output, "%d [shape=doublecircle];\n", current_pair->num);
 297            fflush(dot_output);
 298            MC_SET_STD_HEAP;
 299          }
 300
 301          char* req_str = MC_request_to_string(req, value);
 302          XBT_DEBUG("Execute: %s", req_str);
 303          xbt_free(req_str);
 304
 305          /* Set request as executed */
 306          MC_state_set_executed_request(current_pair->graph_state, req, value);
 307
 308          /* Update mc_stats */
 309          mc_stats->executed_transitions++;
 310          if(current_pair->exploration_started == 0)
 311            mc_stats->visited_pairs++;
 312
 313          /* Answer the request */
 314          MC_simcall_handle(req, value);
 315
 316          /* Wait for requests (schedules processes) */
 317          MC_wait_for_requests();
 318
 319          MC_SET_MC_HEAP;
 320
 321          current_pair->requests--;
 322          current_pair->exploration_started = 1;
 323
 324          /* Get values of atomic propositions (variables used in the property formula) */
 325          prop_values = get_atomic_propositions_values();
 326
 327          /* Evaluate enabled/true transitions in automaton according to atomic propositions values and create new pairs */
 328          cursor = xbt_dynar_length(current_pair->automaton_state->out) - 1;
 329          while (cursor >= 0) {
 330            transition_succ = (xbt_automaton_transition_t)xbt_dynar_get_as(current_pair->automaton_state->out, cursor, xbt_automaton_transition_t);
 331            res = MC_automaton_evaluate_label(transition_succ->label, prop_values);
 332            if (res == 1 || res == 2) { /* 1 = True transition (always enabled), 2 = enabled transition according to atomic prop values */
 333               next_pair = MC_pair_new();
 334               next_pair->graph_state = MC_state_new();
 335               next_pair->automaton_state = transition_succ->dst;
 336               next_pair->atomic_propositions = get_atomic_propositions_values();
 337               next_pair->depth = current_pair->depth + 1;
 338               /* Get enabled processes and insert them in the interleave set of the next graph_state */
 339               MC_EACH_SIMIX_PROCESS(process,
 340                 if (MC_process_is_enabled(process)) {
 341                   MC_state_interleave_process(next_pair->graph_state, process);
 342                 }
 343               );
 344
 345               next_pair->requests = MC_state_interleave_size(next_pair->graph_state);
 346
 347               /* FIXME : get search_cycle value for each acceptant state */
 348               if (next_pair->automaton_state->type == 1 || current_pair->search_cycle)
 349                 next_pair->search_cycle = 1;
 350
 351               /* Add new pair to the exploration stack */
 352               xbt_fifo_unshift(mc_stack, next_pair);
 353
 354            }
 355            cursor--;
 356          }
 357
 358          MC_SET_STD_HEAP;
 359
 360       } /* End of visited_pair test */
 361
 362     } else {
 363
 364     backtracking:
 365       if(visited_num == -1)
 366         XBT_DEBUG("No more request to execute. Looking for backtracking point.");
 367
 368       MC_SET_MC_HEAP;
 369
 370       xbt_dynar_free(&prop_values);
 371
 372       /* Traverse the stack backwards until a pair with a non empty interleave
 373          set is found, deleting all the pairs that have it empty in the way. */
 374       while ((current_pair = xbt_fifo_shift(mc_stack)) != NULL) {
 375         if (current_pair->requests > 0) {
 376           /* We found a backtracking point */
 377           XBT_DEBUG("Backtracking to depth %d", current_pair->depth);
 378           xbt_fifo_unshift(mc_stack, current_pair);
 379           MC_SET_STD_HEAP;
 380           MC_replay_liveness(mc_stack);
 381           XBT_DEBUG("Backtracking done");
 382           break;
 383         }else{
 384           /* Delete pair */
 385           XBT_DEBUG("Delete pair %d at depth %d", current_pair->num, current_pair->depth);
 386           if (current_pair->automaton_state->type == 1)
 387             remove_acceptance_pair(current_pair->num);
 388           MC_pair_delete(current_pair);
 389         }
 390       }
 391
 392       MC_SET_STD_HEAP;
 393     } /* End of if (current_pair->requests > 0) else ... */
 394
 395   } /* End of while(xbt_fifo_size(mc_stack) > 0) */
 396
 397 }