src/simix/smx_synchro.cpp

   1
   2 /* Copyright (c) 2007-2015. The SimGrid Team.
   3  * All rights reserved.                                                     */
   4
   5 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   6  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   7
   8 #include "src/surf/surf_interface.hpp"
   9 #include "smx_private.h"
  10 #include <xbt/ex.hpp>
  11 #include <xbt/log.h>
  12
  13 #include "src/kernel/activity/SynchroRaw.hpp"
  14
  15 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(simix_synchro, simix, "SIMIX Synchronization (mutex, semaphores and conditions)");
  16
  17 static smx_activity_t SIMIX_synchro_wait(sg_host_t smx_host, double timeout);
  18 static void _SIMIX_cond_wait(smx_cond_t cond, smx_mutex_t mutex, double timeout,
  19                              smx_actor_t issuer, smx_simcall_t simcall);
  20 static void _SIMIX_sem_wait(smx_sem_t sem, double timeout, smx_actor_t issuer,
  21                             smx_simcall_t simcall);
  22
  23 /***************************** Raw synchronization *********************************/
  24
  25 static smx_activity_t SIMIX_synchro_wait(sg_host_t smx_host, double timeout)
  26 {
  27   XBT_IN("(%p, %f)",smx_host,timeout);
  28
  29   simgrid::kernel::activity::Raw *sync = new simgrid::kernel::activity::Raw();
  30   sync->sleep = surf_host_sleep(smx_host, timeout);
  31   sync->sleep->setData(sync);
  32   XBT_OUT();
  33   return sync;
  34 }
  35
  36 void SIMIX_synchro_stop_waiting(smx_actor_t process, smx_simcall_t simcall)
  37 {
  38   XBT_IN("(%p, %p)",process,simcall);
  39   switch (simcall->call) {
  40
  41     case SIMCALL_MUTEX_LOCK:
  42       xbt_swag_remove(process, simcall_mutex_lock__get__mutex(simcall)->sleeping);
  43       break;
  44
  45     case SIMCALL_COND_WAIT:
  46       xbt_swag_remove(process, simcall_cond_wait__get__cond(simcall)->sleeping);
  47       break;
  48
  49     case SIMCALL_COND_WAIT_TIMEOUT:
  50       xbt_swag_remove(process, simcall_cond_wait_timeout__get__cond(simcall)->sleeping);
  51       break;
  52
  53     case SIMCALL_SEM_ACQUIRE:
  54       xbt_swag_remove(process, simcall_sem_acquire__get__sem(simcall)->sleeping);
  55       break;
  56
  57     case SIMCALL_SEM_ACQUIRE_TIMEOUT:
  58       xbt_swag_remove(process, simcall_sem_acquire_timeout__get__sem(simcall)->sleeping);
  59       break;
  60
  61     default:
  62       THROW_IMPOSSIBLE;
  63   }
  64   XBT_OUT();
  65 }
  66
  67 void SIMIX_synchro_finish(smx_activity_t synchro)
  68 {
  69   XBT_IN("(%p)",synchro);
  70   smx_simcall_t simcall = synchro->simcalls.front();
  71   synchro->simcalls.pop_front();
  72
  73   switch (synchro->state) {
  74
  75     case SIMIX_SRC_TIMEOUT:
  76       SMX_EXCEPTION(simcall->issuer, timeout_error, 0, "Synchro's wait timeout");
  77       break;
  78
  79     case SIMIX_FAILED:
  80         simcall->issuer->context->iwannadie = 1;
  81 //      SMX_EXCEPTION(simcall->issuer, host_error, 0, "Host failed");
  82       break;
  83
  84     default:
  85       THROW_IMPOSSIBLE;
  86       break;
  87   }
  88
  89   SIMIX_synchro_stop_waiting(simcall->issuer, simcall);
  90   simcall->issuer->waiting_synchro = nullptr;
  91   delete synchro;
  92   SIMIX_simcall_answer(simcall);
  93   XBT_OUT();
  94 }
  95 /*********************************** Mutex ************************************/
  96
  97 namespace simgrid {
  98 namespace simix {
  99
 100 Mutex::Mutex() : mutex_(this)
 101 {
 102   XBT_IN("(%p)", this);
 103   // Useful to initialize sleeping swag:
 104   simgrid::simix::ActorImpl p;
 105   this->sleeping = xbt_swag_new(xbt_swag_offset(p, synchro_hookup));
 106   XBT_OUT();
 107 }
 108
 109 Mutex::~Mutex()
 110 {
 111   XBT_IN("(%p)", this);
 112   xbt_swag_free(this->sleeping);
 113   XBT_OUT();
 114 }
 115
 116 void Mutex::lock(smx_actor_t issuer)
 117 {
 118   XBT_IN("(%p; %p)", this, issuer);
 119   /* FIXME: check where to validate the arguments */
 120   smx_activity_t synchro = nullptr;
 121
 122   if (this->locked) {
 123     /* FIXME: check if the host is active ? */
 124     /* Somebody using the mutex, use a synchronization to get host failures */
 125     synchro = SIMIX_synchro_wait(issuer->host, -1);
 126     synchro->simcalls.push_back(&issuer->simcall);
 127     issuer->waiting_synchro = synchro;
 128     xbt_swag_insert(issuer, this->sleeping);
 129   } else {
 130     /* mutex free */
 131     this->locked = true;
 132     this->owner = issuer;
 133     SIMIX_simcall_answer(&issuer->simcall);
 134   }
 135   XBT_OUT();
 136 }
 137
 138 /** Tries to lock the mutex for a process
 139  *
 140  * \param  issuer  the process that tries to acquire the mutex
 141  * \return whether we managed to lock the mutex
 142  */
 143 bool Mutex::try_lock(smx_actor_t issuer)
 144 {
 145   XBT_IN("(%p, %p)", this, issuer);
 146   if (this->locked) {
 147     XBT_OUT();
 148     return false;
 149   }
 150
 151   this->locked = true;
 152   this->owner = issuer;
 153   XBT_OUT();
 154   return true;
 155 }
 156
 157 /** Unlock a mutex for a process
 158  *
 159  * Unlocks the mutex and gives it to a process waiting for it.
 160  * If the unlocker is not the owner of the mutex nothing happens.
 161  * If there are no process waiting, it sets the mutex as free.
 162  */
 163 void Mutex::unlock(smx_actor_t issuer)
 164 {
 165   XBT_IN("(%p, %p)", this, issuer);
 166
 167   /* If the mutex is not owned by the issuer, that's not good */
 168   if (issuer != this->owner)
 169     THROWF(mismatch_error, 0, "Cannot release that mutex: it was locked by %s (pid:%ld), not by you.",
 170         this->owner->name.c_str(),this->owner->pid);
 171
 172   if (xbt_swag_size(this->sleeping) > 0) {
 173     /*process to wake up */
 174     smx_actor_t p = (smx_actor_t) xbt_swag_extract(this->sleeping);
 175     delete p->waiting_synchro;
 176     p->waiting_synchro = nullptr;
 177     this->owner = p;
 178     SIMIX_simcall_answer(&p->simcall);
 179   } else {
 180     /* nobody to wake up */
 181     this->locked = false;
 182     this->owner = nullptr;
 183   }
 184   XBT_OUT();
 185 }
 186
 187 }
 188 }
 189
 190 /** Increase the refcount for this mutex */
 191 smx_mutex_t SIMIX_mutex_ref(smx_mutex_t mutex)
 192 {
 193   if (mutex != nullptr)
 194     intrusive_ptr_add_ref(mutex);
 195   return mutex;
 196 }
 197
 198 /** Decrease the refcount for this mutex */
 199 void SIMIX_mutex_unref(smx_mutex_t mutex)
 200 {
 201   if (mutex != nullptr)
 202     intrusive_ptr_release(mutex);
 203 }
 204
 205 smx_mutex_t simcall_HANDLER_mutex_init(smx_simcall_t simcall)
 206 {
 207   return new simgrid::simix::Mutex();
 208 }
 209
 210 // Simcall handlers:
 211
 212 void simcall_HANDLER_mutex_lock(smx_simcall_t simcall, smx_mutex_t mutex)
 213 {
 214   mutex->lock(simcall->issuer);
 215 }
 216
 217 int simcall_HANDLER_mutex_trylock(smx_simcall_t simcall, smx_mutex_t mutex)
 218 {
 219   return mutex->try_lock(simcall->issuer);
 220 }
 221
 222 void simcall_HANDLER_mutex_unlock(smx_simcall_t simcall, smx_mutex_t mutex)
 223 {
 224   mutex->unlock(simcall->issuer);
 225 }
 226
 227 /********************************* Condition **********************************/
 228
 229 /**
 230  * \brief Initialize a condition.
 231  *
 232  * Allocates and creates the data for the condition.
 233  * It have to be called before the use of the condition.
 234  * \return A condition
 235  */
 236 smx_cond_t SIMIX_cond_init()
 237 {
 238   XBT_IN("()");
 239   simgrid::simix::ActorImpl p;
 240   smx_cond_t cond = new s_smx_cond();
 241   cond->sleeping = xbt_swag_new(xbt_swag_offset(p, synchro_hookup));
 242   cond->refcount_ = 1;
 243   XBT_OUT();
 244   return cond;
 245 }
 246
 247 /**
 248  * \brief Handle a condition waiting simcall without timeouts
 249  * \param simcall the simcall
 250  */
 251 void simcall_HANDLER_cond_wait(smx_simcall_t simcall, smx_cond_t cond, smx_mutex_t mutex)
 252 {
 253   XBT_IN("(%p)",simcall);
 254   smx_actor_t issuer = simcall->issuer;
 255
 256   _SIMIX_cond_wait(cond, mutex, -1, issuer, simcall);
 257   XBT_OUT();
 258 }
 259
 260 /**
 261  * \brief Handle a condition waiting simcall with timeouts
 262  * \param simcall the simcall
 263  */
 264 void simcall_HANDLER_cond_wait_timeout(smx_simcall_t simcall, smx_cond_t cond,
 265                      smx_mutex_t mutex, double timeout)
 266 {
 267   XBT_IN("(%p)",simcall);
 268   smx_actor_t issuer = simcall->issuer;
 269
 270   _SIMIX_cond_wait(cond, mutex, timeout, issuer, simcall);
 271   XBT_OUT();
 272 }
 273
 274
 275 static void _SIMIX_cond_wait(smx_cond_t cond, smx_mutex_t mutex, double timeout,
 276                              smx_actor_t issuer, smx_simcall_t simcall)
 277 {
 278   XBT_IN("(%p, %p, %f, %p,%p)",cond,mutex,timeout,issuer,simcall);
 279   smx_activity_t synchro = nullptr;
 280
 281   XBT_DEBUG("Wait condition %p", cond);
 282
 283   /* If there is a mutex unlock it */
 284   /* FIXME: what happens if the issuer is not the owner of the mutex? */
 285   if (mutex != nullptr) {
 286     cond->mutex = mutex;
 287     mutex->unlock(issuer);
 288   }
 289
 290   synchro = SIMIX_synchro_wait(issuer->host, timeout);
 291   synchro->simcalls.push_front(simcall);
 292   issuer->waiting_synchro = synchro;
 293   xbt_swag_insert(simcall->issuer, cond->sleeping);
 294   XBT_OUT();
 295 }
 296
 297 /**
 298  * \brief Signalizes a condition.
 299  *
 300  * Signalizes a condition and wakes up a sleeping process.
 301  * If there are no process sleeping, no action is done.
 302  * \param cond A condition
 303  */
 304 void SIMIX_cond_signal(smx_cond_t cond)
 305 {
 306   XBT_IN("(%p)",cond);
 307   smx_actor_t proc = nullptr;
 308   smx_mutex_t mutex = nullptr;
 309   smx_simcall_t simcall = nullptr;
 310
 311   XBT_DEBUG("Signal condition %p", cond);
 312
 313   /* If there are processes waiting for the condition choose one and try
 314      to make it acquire the mutex */
 315   if ((proc = (smx_actor_t) xbt_swag_extract(cond->sleeping))) {
 316
 317     /* Destroy waiter's synchronization */
 318     delete proc->waiting_synchro;
 319     proc->waiting_synchro = nullptr;
 320
 321     /* Now transform the cond wait simcall into a mutex lock one */
 322     simcall = &proc->simcall;
 323     if(simcall->call == SIMCALL_COND_WAIT)
 324       mutex = simcall_cond_wait__get__mutex(simcall);
 325     else
 326       mutex = simcall_cond_wait_timeout__get__mutex(simcall);
 327     simcall->call = SIMCALL_MUTEX_LOCK;
 328
 329     simcall_HANDLER_mutex_lock(simcall, mutex);
 330   }
 331   XBT_OUT();
 332 }
 333
 334 /**
 335  * \brief Broadcasts a condition.
 336  *
 337  * Signal ALL processes waiting on a condition.
 338  * If there are no process waiting, no action is done.
 339  * \param cond A condition
 340  */
 341 void SIMIX_cond_broadcast(smx_cond_t cond)
 342 {
 343   XBT_IN("(%p)",cond);
 344   XBT_DEBUG("Broadcast condition %p", cond);
 345
 346   /* Signal the condition until nobody is waiting on it */
 347   while (xbt_swag_size(cond->sleeping)) {
 348     SIMIX_cond_signal(cond);
 349   }
 350   XBT_OUT();
 351 }
 352
 353 smx_cond_t SIMIX_cond_ref(smx_cond_t cond)
 354 {
 355   if (cond != nullptr)
 356     intrusive_ptr_add_ref(cond);
 357   return cond;
 358 }
 359
 360 void SIMIX_cond_unref(smx_cond_t cond)
 361 {
 362   XBT_IN("(%p)",cond);
 363   XBT_DEBUG("Destroy condition %p", cond);
 364   if (cond != nullptr) {
 365     intrusive_ptr_release(cond);
 366   }
 367   XBT_OUT();
 368 }
 369
 370
 371 void intrusive_ptr_add_ref(s_smx_cond_t *cond)
 372 {
 373   auto previous = (cond->refcount_)++;
 374   xbt_assert(previous != 0);
 375   (void) previous;
 376 }
 377
 378 void intrusive_ptr_release(s_smx_cond_t *cond)
 379 {
 380   auto count = --(cond->refcount_);
 381   if (count == 0) {
 382     xbt_assert(xbt_swag_size(cond->sleeping) == 0,
 383                 "Cannot destroy conditional since someone is still using it");
 384     xbt_swag_free(cond->sleeping);
 385     delete cond;
 386   }
 387 }
 388
 389 /******************************** Semaphores **********************************/
 390 #define SMX_SEM_NOLIMIT 99999
 391 /** @brief Initialize a semaphore */
 392 smx_sem_t SIMIX_sem_init(unsigned int value)
 393 {
 394   XBT_IN("(%u)",value);
 395   simgrid::simix::ActorImpl p;
 396
 397   smx_sem_t sem = xbt_new0(s_smx_sem_t, 1);
 398   sem->sleeping = xbt_swag_new(xbt_swag_offset(p, synchro_hookup));
 399   sem->value = value;
 400   XBT_OUT();
 401   return sem;
 402 }
 403
 404 /** @brief Destroys a semaphore */
 405 void SIMIX_sem_destroy(smx_sem_t sem)
 406 {
 407   XBT_IN("(%p)",sem);
 408   XBT_DEBUG("Destroy semaphore %p", sem);
 409   if (sem != nullptr) {
 410     xbt_assert(xbt_swag_size(sem->sleeping) == 0,
 411                 "Cannot destroy semaphore since someone is still using it");
 412     xbt_swag_free(sem->sleeping);
 413     xbt_free(sem);
 414   }
 415   XBT_OUT();
 416 }
 417
 418 void simcall_HANDLER_sem_release(smx_simcall_t simcall, smx_sem_t sem){
 419   SIMIX_sem_release(sem);
 420 }
 421 /** @brief release the semaphore
 422  *
 423  * Unlock a process waiting on the semaphore.
 424  * If no one was blocked, the semaphore capacity is increased by 1.
 425  */
 426 void SIMIX_sem_release(smx_sem_t sem)
 427 {
 428   XBT_IN("(%p)",sem);
 429   smx_actor_t proc;
 430
 431   XBT_DEBUG("Sem release semaphore %p", sem);
 432   if ((proc = (smx_actor_t) xbt_swag_extract(sem->sleeping))) {
 433     delete proc->waiting_synchro;
 434     proc->waiting_synchro = nullptr;
 435     SIMIX_simcall_answer(&proc->simcall);
 436   } else if (sem->value < SMX_SEM_NOLIMIT) {
 437     sem->value++;
 438   }
 439   XBT_OUT();
 440 }
 441
 442 /** @brief Returns true if acquiring this semaphore would block */
 443 int SIMIX_sem_would_block(smx_sem_t sem)
 444 {
 445   XBT_IN("(%p)",sem);
 446   XBT_OUT();
 447   return (sem->value <= 0);
 448 }
 449
 450 int simcall_HANDLER_sem_get_capacity(smx_simcall_t simcall, smx_sem_t sem){
 451   return SIMIX_sem_get_capacity(sem);
 452 }
 453 /** @brief Returns the current capacity of the semaphore */
 454 int SIMIX_sem_get_capacity(smx_sem_t sem)
 455 {
 456   XBT_IN("(%p)",sem);
 457   XBT_OUT();
 458   return sem->value;
 459 }
 460
 461 static void _SIMIX_sem_wait(smx_sem_t sem, double timeout, smx_actor_t issuer,
 462                             smx_simcall_t simcall)
 463 {
 464   XBT_IN("(%p, %f, %p, %p)",sem,timeout,issuer,simcall);
 465   smx_activity_t synchro = nullptr;
 466
 467   XBT_DEBUG("Wait semaphore %p (timeout:%f)", sem, timeout);
 468   if (sem->value <= 0) {
 469     synchro = SIMIX_synchro_wait(issuer->host, timeout);
 470     synchro->simcalls.push_front(simcall);
 471     issuer->waiting_synchro = synchro;
 472     xbt_swag_insert(issuer, sem->sleeping);
 473   } else {
 474     sem->value--;
 475     SIMIX_simcall_answer(simcall);
 476   }
 477   XBT_OUT();
 478 }
 479
 480 /**
 481  * \brief Handles a sem acquire simcall without timeout.
 482  * \param simcall the simcall
 483  */
 484 void simcall_HANDLER_sem_acquire(smx_simcall_t simcall, smx_sem_t sem)
 485 {
 486   XBT_IN("(%p)",simcall);
 487   _SIMIX_sem_wait(sem, -1, simcall->issuer, simcall);
 488   XBT_OUT();
 489 }
 490
 491 /**
 492  * \brief Handles a sem acquire simcall with timeout.
 493  * \param simcall the simcall
 494  */
 495 void simcall_HANDLER_sem_acquire_timeout(smx_simcall_t simcall, smx_sem_t sem, double timeout)
 496 {
 497   XBT_IN("(%p)",simcall);
 498   _SIMIX_sem_wait(sem, timeout, simcall->issuer, simcall);
 499   XBT_OUT();
 500 }
 501 int simcall_HANDLER_sem_would_block(smx_simcall_t simcall, smx_sem_t sem) {
 502   return SIMIX_sem_would_block(sem);
 503 }