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