Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

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