Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
147f538aa3853adb74ceed0d323b263ff8c22d0a
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / Actor.hpp
1 /* Copyright (c) 2006-2017. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
2
3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
5
6 #ifndef SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
7 #define SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
8
9 #include <atomic>
10 #include <chrono>
11 #include <functional>
12 #include <memory>
13 #include <stdexcept>
14 #include <string>
15 #include <type_traits>
16 #include <utility>
17 #include <vector>
18
19 #include <xbt/Extendable.hpp>
20 #include <xbt/functional.hpp>
21 #include <xbt/string.hpp>
22 #include <xbt/signal.hpp>
23
24 #include <simgrid/chrono.hpp>
25 #include <simgrid/s4u/forward.hpp>
26
27 namespace simgrid {
28 namespace s4u {
29
30 /** @ingroup s4u_api
31  *
32  * An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
33  *
34  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
35  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
36  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
37  * schedule these activities.
38  *
39  * An actor is located on a (simulated) host, but it can interact
40  * with the whole simulated platform.
41  *
42  * The s4u::Actor API is strongly inspired from the C++11 threads.
43  * The <a href="http://en.cppreference.com/w/cpp/thread">documentation
44  * of this standard</a> may help to understand the philosophy of the S4U
45  * Actors.
46  *
47  * @section s4u_actor_def Defining the skeleton of an Actor
48  *
49  * As in the <a href="http://en.cppreference.com/w/cpp/thread">C++11
50  * standard</a>, you can declare the code of your actor either as a
51  * pure function or as an object. It is very simple with functions:
52  *
53  * @code{.cpp}
54  * #include "s4u/actor.hpp"
55  *
56  * // Declare the code of your worker
57  * void worker() {
58  *   printf("Hello s4u");
59  *   simgrid::s4u::this_actor::execute(5*1024*1024); // Get the worker executing a task of 5 MFlops
60  * };
61  *
62  * // From your main or from another actor, create your actor on the host Jupiter
63  * // The following line actually creates a new actor, even if there is no "new".
64  * Actor("Alice", simgrid::s4u::Host::by_name("Jupiter"), worker);
65  * @endcode
66  *
67  * But some people prefer to encapsulate their actors in classes and
68  * objects to save the actor state in a cleanly dedicated location.
69  * The syntax is slightly more complicated, but not much.
70  *
71  * @code{.cpp}
72  * #include "s4u/actor.hpp"
73  *
74  * // Declare the class representing your actors
75  * class Worker {
76  * public:
77  *   void operator()() { // Two pairs of () because this defines the method called ()
78  *     printf("Hello s4u");
79  *     simgrid::s4u::this_actor::execute(5*1024*1024); // Get the worker executing a task of 5 MFlops
80  *   }
81  * };
82  *
83  * // From your main or from another actor, create your actor. Note the () after Worker
84  * Actor("Bob", simgrid::s4u::Host::by_name("Jupiter"), Worker());
85  * @endcode
86  *
87  * @section s4u_actor_flesh Fleshing your actor
88  *
89  * The body of your actor can use the functions of the
90  * simgrid::s4u::this_actor namespace to interact with the world.
91  * This namespace contains the methods to start new activities
92  * (executions, communications, etc), and to get informations about
93  * the currently running thread (its location, etc).
94  *
95  * Please refer to the @link simgrid::s4u::this_actor full API @endlink.
96  *
97  *
98  * @section s4u_actor_deploy Using a deployment file
99  *
100  * @warning This is currently not working with S4U. Sorry about that.
101  *
102  * The best practice is to use an external deployment file as
103  * follows, because it makes it easier to test your application in
104  * differing settings. Load this file with
105  * s4u::Engine::loadDeployment() before the simulation starts.
106  * Refer to the @ref deployment section for more information.
107  *
108  * @code{.xml}
109  * <?xml version='1.0'?>
110  * <!DOCTYPE platform SYSTEM "http://simgrid.gforge.inria.fr/simgrid/simgrid.dtd">
111  * <platform version="4">
112  *
113  *   <!-- Start an actor called 'master' on the host called 'Tremblay' -->
114  *   <actor host="Tremblay" function="master">
115  *      <!-- Here come the parameter that you want to feed to this instance of master -->
116  *      <argument value="20"/>        <!-- argv[1] -->
117  *      <argument value="50000000"/>  <!-- argv[2] -->
118  *      <argument value="1000000"/>   <!-- argv[3] -->
119  *      <argument value="5"/>         <!-- argv[4] -->
120  *   </actor>
121  *
122  *   <!-- Start an actor called 'worker' on the host called 'Jupiter' -->
123  *   <actor host="Jupiter" function="worker"/> <!-- Don't provide any parameter ->>
124  *
125  * </platform>
126  * @endcode
127  *
128  *  @{
129  */
130
131 /** @brief Simulation Agent */
132 XBT_PUBLIC_CLASS Actor : public simgrid::xbt::Extendable<Actor>
133 {
134   friend Exec;
135   friend Mailbox;
136   friend simgrid::simix::ActorImpl;
137   friend simgrid::kernel::activity::MailboxImpl;
138   simix::ActorImpl* pimpl_ = nullptr;
139
140   /** Wrap a (possibly non-copyable) single-use task into a `std::function` */
141   template<class F, class... Args>
142   static std::function<void()> wrap_task(F f, Args... args)
143   {
144     typedef decltype(f(std::move(args)...)) R;
145     auto task = std::make_shared<simgrid::xbt::Task<R()>>(
146       simgrid::xbt::makeTask(std::move(f), std::move(args)...));
147     return [task] { (*task)(); };
148   }
149
150   explicit Actor(smx_actor_t pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
151
152 public:
153
154   // ***** No copy *****
155   Actor(Actor const&) = delete;
156   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
157
158   // ***** Reference count *****
159   friend XBT_PUBLIC(void) intrusive_ptr_add_ref(Actor * actor);
160   friend XBT_PUBLIC(void) intrusive_ptr_release(Actor * actor);
161
162   // ***** Actor creation *****
163   /** Retrieve a reference to myself */
164   static ActorPtr self();
165
166   /** Signal to others that a new actor has been created **/
167   static simgrid::xbt::signal<void(simgrid::s4u::ActorPtr)> onCreation;
168   /** Signal indicating that the given actor is about to disappear */
169   static simgrid::xbt::signal<void(simgrid::s4u::ActorPtr)> onDestruction;
170
171   /** Create an actor using a function
172    *
173    *  If the actor is restarted, the actor has a fresh copy of the function.
174    */
175   static ActorPtr createActor(const char* name, s4u::Host* host, std::function<void()> code);
176
177   static ActorPtr createActor(const char* name, s4u::Host* host, std::function<void(std::vector<std::string>*)> code,
178                               std::vector<std::string>* args)
179   {
180     return createActor(name, host, [code](std::vector<std::string>* args) { code(args); }, args);
181   }
182
183   /** Create an actor using code
184    *
185    *  Using this constructor, move-only type can be used. The consequence is
186    *  that we cannot copy the value and restart the actor in its initial
187    *  state. In order to use auto-restart, an explicit `function` must be passed
188    *  instead.
189    */
190   template<class F, class... Args,
191     // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
192     typename = typename std::result_of<F(Args...)>::type
193     >
194   static ActorPtr createActor(const char* name, s4u::Host *host, F code, Args... args)
195   {
196     return createActor(name, host, wrap_task(std::move(code), std::move(args)...));
197   }
198
199   // Create actor from function name:
200
201   static ActorPtr createActor(const char* name, s4u::Host* host, const char* function, std::vector<std::string> args);
202
203   // ***** Methods *****
204   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
205   void daemonize();
206
207   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
208   const simgrid::xbt::string& getName() const;
209   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
210   const char* getCname() const;
211   /** Retrieves the host on which that actor is running */
212   s4u::Host* getHost();
213   /** Retrieves the PID of that actor
214    *
215    * actor_id_t is an alias for unsigned long */
216   aid_t getPid();
217   /** Retrieves the PPID of that actor
218    *
219    * actor_id_t is an alias for unsigned long */
220   aid_t getPpid();
221
222   /** Suspend an actor by suspending the task on which it was waiting for the completion. */
223   void suspend();
224
225   /** Resume a suspended actor by resuming the task on which it was waiting for the completion. */
226   void resume();
227   
228   void yield();
229   
230   /** Returns true if the actor is suspended. */
231   int isSuspended();
232
233   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
234   void setAutoRestart(bool autorestart);
235
236   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
237    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
238    */
239   void onExit(int_f_pvoid_pvoid_t fun, void* data);
240
241   /** Sets the time at which that actor should be killed */
242   void setKillTime(double time);
243   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
244   double getKillTime();
245
246   void migrate(Host * new_host);
247
248   /** Ask the actor to die.
249    *
250    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
251    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
252    *
253    * SimGrid still have sometimes issues when you kill actors that are currently communicating and such.
254    * Still. Please report any bug that you may encounter with a minimal working example.
255    */
256   void kill();
257
258   static void kill(aid_t pid);
259
260   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
261   static ActorPtr byPid(aid_t pid);
262
263   /** @brief Wait for the actor to finish.
264    *
265    * This blocks the calling actor until the actor on which we call join() is terminated
266    */
267   void join();
268   void join(double timeout);
269
270   // Static methods on all actors:
271
272   /** Ask kindly to all actors to die. Only the issuer will survive. */
273   static void killAll();
274   static void killAll(int resetPid);
275
276   /** Returns the internal implementation of this actor */
277   simix::ActorImpl* getImpl();
278
279   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
280   std::map<std::string, std::string>* getProperties();
281   const char* getProperty(const char* key);
282   void setProperty(const char* key, const char* value);
283   Actor* restart();
284 };
285
286 /** @ingroup s4u_api
287  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
288 namespace this_actor {
289
290 XBT_PUBLIC(bool) isMaestro();
291
292 /** Block the actor sleeping for that amount of seconds (may throws hostFailure) */
293 XBT_PUBLIC(void) sleep_for(double duration);
294 XBT_PUBLIC(void) sleep_until(double timeout);
295
296 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
297 {
298   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
299   this_actor::sleep_for(seconds.count());
300 }
301
302 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& timeout_time)
303 {
304   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(timeout_time);
305   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
306 }
307
308 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v320("Use sleep_for(): v3.20 will turn this warning into an error.") inline void sleep(
309     double duration)
310 {
311   return sleep_for(duration);
312 }
313
314 /** Block the actor, computing the given amount of flops */
315 XBT_PUBLIC(void) execute(double flop);
316
317 /** Block the actor, computing the given amount of flops at the given priority.
318  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
319 XBT_PUBLIC(void) execute(double flop, double priority);
320
321 XBT_PUBLIC(void) parallel_execute(int host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount, double* bytes_amount);
322 XBT_PUBLIC(void)
323 parallel_execute(int host_nb, sg_host_t* host_list, double* flops_amount, double* bytes_amount, double timeout);
324
325 XBT_PUBLIC(ExecPtr) exec_init(double flops_amounts);
326 XBT_PUBLIC(ExecPtr) exec_async(double flops_amounts);
327
328 /** Block the actor until it gets a message from the given mailbox.
329  *
330  * See \ref Comm for the full communication API (including non blocking communications).
331  */
332 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v320("Use Mailbox::get(): v3.20 will turn this warning into an error.") XBT_PUBLIC(void*)
333     recv(MailboxPtr chan);
334 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v320("Use Mailbox::get(): v3.20 will turn this warning into an error.") XBT_PUBLIC(void*)
335     recv(MailboxPtr chan, double timeout);
336 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v320("Use Mailbox::recv_async(): v3.20 will turn this warning into an error.") XBT_PUBLIC(CommPtr)
337     irecv(MailboxPtr chan, void** data);
338
339 /** Block the actor until it delivers a message of the given simulated size to the given mailbox
340  *
341  * See \ref Comm for the full communication API (including non blocking communications).
342 */
343 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v320("Use Mailbox::put(): v3.20 will turn this warning into an error.") XBT_PUBLIC(void)
344     send(MailboxPtr chan, void* payload, double simulatedSize);
345 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v320("Use Mailbox::put(): v3.20 will turn this warning into an error.") XBT_PUBLIC(void)
346     send(MailboxPtr chan, void* payload, double simulatedSize, double timeout);
347
348 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v320("Use Mailbox::put_async(): v3.20 will turn this warning into an error.") XBT_PUBLIC(CommPtr)
349     isend(MailboxPtr chan, void* payload, double simulatedSize);
350
351 /** @brief Returns the actor ID of the current actor). */
352 XBT_PUBLIC(aid_t) getPid();
353
354 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
355 XBT_PUBLIC(aid_t) getPpid();
356
357 /** @brief Returns the name of the current actor. */
358 XBT_PUBLIC(std::string) getName();
359
360 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
361 XBT_PUBLIC(const char*) getCname();
362
363 /** @brief Returns the name of the host on which the actor is running. */
364 XBT_PUBLIC(Host*) getHost();
365
366 /** @brief Suspend the actor. */
367 XBT_PUBLIC(void) suspend();
368
369 /** @brief yield the actor. */
370 XBT_PUBLIC(void) yield();
371
372 /** @brief Resume the actor. */
373 XBT_PUBLIC(void) resume();
374
375 XBT_PUBLIC(bool) isSuspended();
376
377 /** @brief kill the actor. */
378 XBT_PUBLIC(void) kill();
379
380 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions. */
381 XBT_PUBLIC(void) onExit(int_f_pvoid_pvoid_t fun, void* data);
382
383 /** @brief Migrate the actor to a new host. */
384 XBT_PUBLIC(void) migrate(Host* new_host);
385 }
386
387 /** @} */
388
389 }} // namespace simgrid::s4u
390
391
392 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */