Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Merge branch 'depencencies' of https://framagit.org/simgrid/simgrid into depencencies
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / Actor.hpp
1 /* Copyright (c) 2006-2020. 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 <simgrid/forward.h>
10
11 #include <simgrid/chrono.hpp>
12 #include <xbt/Extendable.hpp>
13 #include <xbt/functional.hpp>
14 #include <xbt/signal.hpp>
15 #include <xbt/string.hpp>
16
17 #include <functional>
18 #include <map> // deprecated wrappers
19 #include <unordered_map>
20
21 namespace simgrid {
22
23 extern template class XBT_PUBLIC xbt::Extendable<s4u::Actor>;
24
25 namespace s4u {
26
27 /** An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
28  *
29  * \beginrst
30  * It is located on a (simulated) :cpp:class:`host <simgrid::s4u::Host>`, but can interact
31  * with the whole simulated platform.
32  *
33  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
34  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
35  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
36  * schedule these activities. **Please refer to the** :ref:`examples <s4u_ex_actors>` **for more information.**
37  *
38  * This API is strongly inspired from the C++11 threads.
39  * The `documentation of this standard <http://en.cppreference.com/w/cpp/thread>`_
40  * may help to understand the philosophy of the SimGrid actors.
41  *
42  * \endrst */
43 class XBT_PUBLIC Actor : public xbt::Extendable<Actor> {
44 #ifndef DOXYGEN
45   friend Exec;
46   friend Mailbox;
47   friend kernel::actor::ActorImpl;
48   friend kernel::activity::MailboxImpl;
49
50   kernel::actor::ActorImpl* const pimpl_;
51 #endif
52
53   explicit Actor(smx_actor_t pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
54
55 public:
56 #ifndef DOXYGEN
57   // ***** No copy *****
58   Actor(Actor const&) = delete;
59   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
60
61   // ***** Reference count *****
62   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_add_ref(const Actor* actor);
63   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_release(const Actor* actor);
64 #endif
65   /** Retrieve the amount of references on that object. Useful to debug the automatic refcounting */
66   int get_refcount();
67
68   // ***** Actor creation *****
69   /** Retrieve a reference to myself */
70   static Actor* self();
71
72   /** Fired when a new actor has been created **/
73   static xbt::signal<void(Actor&)> on_creation;
74   /** Signal to others that an actor has been suspended**/
75   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_suspend;
76   /** Signal to others that an actor has been resumed **/
77   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_resume;
78   /** Signal to others that an actor is sleeping **/
79   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_sleep;
80   /** Signal to others that an actor wakes up for a sleep **/
81   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_wake_up;
82   /** Signal to others that an actor is has been migrated to another host **/
83   static xbt::signal<void(Actor const&, Host const& previous_location)> on_host_change;
84 #ifndef DOXYGEN
85   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_start; // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
86   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_end;   // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
87 #endif
88
89   /** Signal indicating that an actor terminated its code.
90    *  @beginrst
91    *  The actor may continue to exist if it is still referenced in the simulation, but it's not active anymore.
92    *  If you want to free extra data when the actor's destructor is called, use :cpp:var:`Actor::on_destruction`.
93    *  If you want to register to the termination of a given actor, use :cpp:func:`this_actor::on_exit()` instead.
94    *  @endrst
95    */
96   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_termination;
97   /** Signal indicating that an actor is about to disappear (its destructor was called).
98    *  This signal is fired for any destructed actor, which is mostly useful when designing plugins and extensions.
99    *  If you want to react to the end of the actor's code, use Actor::on_termination instead.
100    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
101   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_destruction;
102
103   /** Create an actor from a std::function<void()>.
104    *  If the actor is restarted, it gets a fresh copy of the function. */
105   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::function<void()>& code);
106   /** Create an actor, but don't start it yet.
107    *
108    * This is usefull to set some properties or extension before actually starting it */
109   static ActorPtr init(const std::string& name, s4u::Host* host);
110   /** Start a previously initialized actor */
111   ActorPtr start(const std::function<void()>& code);
112
113   /** Create an actor from a callable thing. */
114   template <class F> static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code)
115   {
116     return create(name, host, std::function<void()>(std::move(code)));
117   }
118
119   /** Create an actor using a callable thing and its arguments.
120    *
121    * Note that the arguments will be copied, so move-only parameters are forbidden */
122   template <class F, class... Args,
123             // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
124             typename = typename std::result_of<F(Args...)>::type>
125   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code, Args... args)
126   {
127     return create(name, host, std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
128   }
129
130   /** Create actor from function name and a vector of strings as arguments. */
131   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::string& function,
132                          std::vector<std::string> args);
133
134   // ***** Methods *****
135   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
136   void daemonize();
137
138   /** Returns whether or not this actor has been daemonized or not **/
139   bool is_daemon() const;
140
141   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
142   const simgrid::xbt::string& get_name() const;
143   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
144   const char* get_cname() const;
145   /** Retrieves the host on which that actor is running */
146   Host* get_host() const;
147   /** Retrieves the actor ID of that actor */
148   aid_t get_pid() const;
149   /** Retrieves the actor ID of that actor's creator */
150   aid_t get_ppid() const;
151
152   /** Suspend an actor, that is blocked until resumeed by another actor */
153   void suspend();
154
155   /** Resume an actor that was previously suspended */
156   void resume();
157
158   /** Returns true if the actor is suspended. */
159   bool is_suspended();
160
161   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
162   void set_auto_restart(bool autorestart);
163
164   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
165    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
166    *
167    * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
168    * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
169    * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
170    *
171    * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
172    * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
173    * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
174    */
175   void on_exit(const std::function<void(bool /*failed*/)>& fun) const;
176
177   /** Sets the time at which that actor should be killed */
178   void set_kill_time(double time);
179   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
180   double get_kill_time();
181
182   /** @brief Moves the actor to another host
183    *
184    * If the actor is currently blocked on an execution activity, the activity is also
185    * migrated to the new host. If it's blocked on another kind of activity, an error is
186    * raised as the mandated code is not written yet. Please report that bug if you need it.
187    *
188    * Asynchronous activities started by the actor are not migrated automatically, so you have
189    * to take care of this yourself (only you knows which ones should be migrated).
190    */
191   void set_host(Host* new_host);
192 #ifndef DOXYGEN
193   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") void migrate(Host* new_host) { set_host(new_host); }
194 #endif
195
196   /** Ask the actor to die.
197    *
198    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
199    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
200    */
201   void kill();
202
203   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
204   static ActorPtr by_pid(aid_t pid);
205
206   /** Wait for the actor to finish.
207    *
208    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
209    * blocked until bob terminates.
210    */
211   void join();
212
213   /** Wait for the actor to finish, or for the timeout to elapse.
214    *
215    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
216    * blocked until bob terminates.
217    */
218   void join(double timeout);
219   /** Kill that actor and restart it from start. */
220   Actor* restart();
221
222   /** Kill all actors (but the issuer). Being killed is not something that actors can delay or avoid. */
223   static void kill_all();
224
225   /** Returns the internal implementation of this actor */
226   kernel::actor::ActorImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
227
228   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
229   const std::unordered_map<std::string, std::string>*
230   get_properties() const; // FIXME: do not export the map, but only the keys or something
231   const char* get_property(const std::string& key) const;
232   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
233 };
234
235 /** @ingroup s4u_api
236  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
237 namespace this_actor {
238
239 XBT_PUBLIC bool is_maestro();
240
241 /** Block the current actor sleeping for that amount of seconds */
242 XBT_PUBLIC void sleep_for(double duration);
243 /** Block the current actor sleeping until the specified timestamp */
244 XBT_PUBLIC void sleep_until(double wakeup_time);
245
246 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
247 {
248   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
249   this_actor::sleep_for(seconds.count());
250 }
251
252 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& wakeup_time)
253 {
254   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(wakeup_time);
255   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
256 }
257
258 /** Block the current actor, computing the given amount of flops */
259 XBT_PUBLIC void execute(double flop);
260
261 /** Block the current actor, computing the given amount of flops at the given priority.
262  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
263 XBT_PUBLIC void execute(double flop, double priority);
264
265 /**
266  * @example examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
267  */
268
269 /** Block the current actor until the built parallel execution terminates
270  *
271  * \rst
272  * .. _API_s4u_parallel_execute:
273  *
274  * **Example of use:** `examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
275  * <https://framagit.org/simgrid/simgrid/tree/master/examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp>`_
276  *
277  * Parallel executions convenient abstractions of parallel computational kernels that span over several machines,
278  * such as a PDGEM and the other ScaLAPACK routines. If you are interested in the effects of such parallel kernel
279  * on the platform (e.g. to schedule them wisely), there is no need to model them in all details of their internal
280  * execution and communications. It is much more convenient to model them as a single execution activity that spans
281  * over several hosts. This is exactly what s4u's Parallel Executions are.
282  *
283  * To build such an object, you need to provide a list of hosts that are involved in the parallel kernel (the
284  * actor's own host may or may not be in this list) and specify the amount of computations that should be done by
285  * each host, using a vector of flops amount. Then, you should specify the amount of data exchanged between each
286  * hosts during the parallel kernel. For that, a matrix of values is expected.
287  *
288  * It is OK to build a parallel execution without any computation and/or without any communication.
289  * Just pass an empty vector to the corresponding parameter.
290  *
291  * For example, if your list of hosts is ``[host0, host1]``, passing a vector ``[1000, 2000]`` as a `flops_amount`
292  * vector means that `host0` should compute 1000 flops while `host1` will compute 2000 flops. A matrix of
293  * communications' sizes of ``[0, 1, 2, 3]`` specifies the following data exchanges:
294  *
295  * - from host0: [ to host0:  0 bytes; to host1: 1 byte ]
296  *
297  * - from host1: [ to host0: 2 bytes; to host1: 3 bytes ]
298  *
299  * Or, in other words:
300  *
301  * - From host0 to host0: 0 bytes are exchanged
302  *
303  * - From host0 to host1: 1 byte is exchanged
304  *
305  * - From host1 to host0: 2 bytes are exchanged
306  *
307  * - From host1 to host1: 3 bytes are exchanged
308  *
309  * In a parallel execution, all parts (all executions on each hosts, all communications) progress exactly at the
310  * same pace, so they all terminate at the exact same pace. If one part is slow because of a slow resource or
311  * because of contention, this slows down the parallel execution as a whole.
312  *
313  * These objects are somewhat surprising from a modeling point of view. For example, the unit of their speed is
314  * somewhere between flop/sec and byte/sec. Arbitrary parallel executions will simply not work with the usual platform
315  * models, and you must :ref:`use the ptask_L07 host model <options_model_select>` for that. Note that you can mix
316  * regular executions and communications with parallel executions, provided that the host model is ptask_L07.
317  *
318  * \endrst
319  */
320 /** Block the current actor until the built parallel execution completes */
321 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
322                                  const std::vector<double>& bytes_amounts);
323
324 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use exec_init(...)->wait_for(timeout)") XBT_PUBLIC
325     void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
326                           const std::vector<double>& bytes_amounts, double timeout);
327
328 /** Initialize a sequential execution that must then be started manually */
329 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(double flops_amounts);
330 /** Initialize a parallel execution that must then be started manually */
331 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
332                              const std::vector<double>& bytes_amounts);
333
334 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_async(double flops_amounts);
335
336 /** @brief Returns the actor ID of the current actor. */
337 XBT_PUBLIC aid_t get_pid();
338
339 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
340 XBT_PUBLIC aid_t get_ppid();
341
342 /** @brief Returns the name of the current actor. */
343 XBT_PUBLIC std::string get_name();
344 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
345 XBT_PUBLIC const char* get_cname();
346
347 /** @brief Returns the name of the host on which the current actor is running. */
348 XBT_PUBLIC Host* get_host();
349
350 /** @brief Suspend the current actor, that is blocked until resume()ed by another actor. */
351 XBT_PUBLIC void suspend();
352
353 /** @brief Yield the current actor. */
354 XBT_PUBLIC void yield();
355
356 /** @brief kill the current actor. */
357 XBT_PUBLIC void exit();
358
359 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions of the current actor.
360  *
361  * The on_exit functions are the functions executed when your actor is killed. You should use them to free the data used
362  * by your actor.
363  *
364  * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
365  * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
366  * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
367  *
368  * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
369  * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
370  * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
371  */
372
373 XBT_PUBLIC void on_exit(const std::function<void(bool)>& fun);
374
375 /** @brief Migrate the current actor to a new host. */
376 XBT_PUBLIC void set_host(Host* new_host);
377 #ifndef DOXYGEN
378 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") XBT_PUBLIC void migrate(Host* new_host);
379 #endif
380 }
381
382
383 }} // namespace simgrid::s4u
384
385
386 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */