Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
2a3209622a22d92021cd154c3be623ead860a975
[simgrid.git] / src / kernel / context / ContextSwapped.cpp
1 /* Copyright (c) 2009-2021. 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 #include "simgrid/Exception.hpp"
7 #include "simgrid/modelchecker.h"
8 #include "src/internal_config.h"
9 #include "src/kernel/actor/ActorImpl.hpp"
10 #include "src/simix/smx_private.hpp"
11 #include "xbt/parmap.hpp"
12
13 #include "src/kernel/context/ContextSwapped.hpp"
14
15 #include <memory>
16
17 #ifdef _WIN32
18 #include <malloc.h>
19 #include <windows.h>
20 #else
21 #include <sys/mman.h>
22 #endif
23
24 #ifdef __MINGW32__
25 #define _aligned_malloc __mingw_aligned_malloc
26 #define _aligned_free __mingw_aligned_free
27 #endif /*MINGW*/
28
29 #if HAVE_VALGRIND_H
30 #include <valgrind/valgrind.h>
31 #endif
32 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
33 #include <sanitizer/asan_interface.h>
34 #endif
35 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
36 #include <sanitizer/tsan_interface.h>
37 #endif
38
39 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(simix_context);
40
41 // The name of this function is currently hardcoded in MC (as string).
42 // Do not change it without fixing those references as well.
43 void smx_ctx_wrapper(simgrid::kernel::context::SwappedContext* context)
44 {
45 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
46   __sanitizer_finish_switch_fiber(nullptr, &context->asan_ctx_->asan_stack_, &context->asan_ctx_->asan_stack_size_);
47 #endif
48   try {
49     (*context)();
50     context->Context::stop();
51   } catch (simgrid::ForcefulKillException const&) {
52     XBT_DEBUG("Caught a ForcefulKillException");
53   } catch (simgrid::Exception const& e) {
54     XBT_INFO("Actor killed by an uncaught exception %s", simgrid::xbt::demangle(typeid(e).name()).get());
55     throw;
56   }
57 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
58   context->asan_stop_ = true;
59 #endif
60   context->suspend();
61   THROW_IMPOSSIBLE;
62 }
63
64 namespace simgrid {
65 namespace kernel {
66 namespace context {
67
68 /* thread-specific storage for the worker's context */
69 thread_local SwappedContext* SwappedContext::worker_context_ = nullptr;
70
71 SwappedContext::SwappedContext(std::function<void()>&& code, smx_actor_t actor, SwappedContextFactory* factory)
72     : Context(std::move(code), actor), factory_(*factory)
73 {
74   // Save maestro (=first created context) in preparation for run_all
75   if (not SIMIX_context_is_parallel() && factory_.maestro_context_ == nullptr)
76     factory_.maestro_context_ = this;
77
78   if (has_code()) {
79     xbt_assert((actor->get_stacksize() & 0xf) == 0, "Actor stack size should be multiple of 16");
80     if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
81 #if PTH_STACKGROWTH != -1
82       xbt_die(
83           "Stack overflow protection is known to be broken on your system: you stacks grow upwards (or detection is "
84           "broken). "
85           "Please disable stack guards with --cfg=contexts:guard-size:0");
86       /* Current code for stack overflow protection assumes that stacks are growing downward (PTH_STACKGROWTH == -1).
87        * Protected pages need to be put after the stack when PTH_STACKGROWTH == 1. */
88 #endif
89
90       size_t size = actor->get_stacksize() + smx_context_guard_size;
91 #if SIMGRID_HAVE_MC
92       /* Cannot use posix_memalign when SIMGRID_HAVE_MC. Align stack by hand, and save the
93        * pointer returned by xbt_malloc0. */
94       auto* alloc          = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(size + xbt_pagesize));
95       stack_               = alloc - (reinterpret_cast<uintptr_t>(alloc) & (xbt_pagesize - 1)) + xbt_pagesize;
96       reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1] = alloc;
97 #elif !defined(_WIN32)
98       void* alloc;
99       if (posix_memalign(&alloc, xbt_pagesize, size) != 0)
100         xbt_die("Failed to allocate stack.");
101       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(alloc);
102 #else
103       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(_aligned_malloc(size, xbt_pagesize));
104 #endif
105
106 #ifndef _WIN32
107       if (mprotect(this->stack_, smx_context_guard_size, PROT_NONE) == -1) {
108         xbt_die(
109             "Failed to protect stack: %s.\n"
110             "If you are running a lot of actors, you may be exceeding the amount of mappings allowed per process.\n"
111             "On Linux systems, change this value with sudo sysctl -w vm.max_map_count=newvalue (default value: 65536)\n"
112             "Please see "
113             "https://simgrid.org/doc/latest/Configuring_SimGrid.html#configuring-the-user-code-virtualization for more "
114             "information.",
115             strerror(errno));
116         /* This is fatal. We are going to fail at some point when we try reusing this. */
117       }
118 #endif
119       this->stack_ = this->stack_ + smx_context_guard_size;
120     } else {
121       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(actor->get_stacksize()));
122     }
123
124 #if HAVE_VALGRIND_H
125     if (RUNNING_ON_VALGRIND)
126       this->valgrind_stack_id_ = VALGRIND_STACK_REGISTER(this->stack_, this->stack_ + actor->get_stacksize());
127 #endif
128 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
129     this->asan_stack_ = get_stack_bottom();
130 #endif
131 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
132     this->tsan_fiber_ = __tsan_create_fiber(0);
133 #endif
134   } else {
135     // not has_code(): in maestro context
136 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
137     this->tsan_fiber_ = __tsan_get_current_fiber();
138 #endif
139   }
140 }
141
142 SwappedContext::~SwappedContext()
143 {
144   if (stack_ == nullptr) // maestro has no extra stack
145     return;
146
147 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
148   __tsan_destroy_fiber(tsan_fiber_);
149 #endif
150 #if HAVE_VALGRIND_H
151   if (RUNNING_ON_VALGRIND)
152     VALGRIND_STACK_DEREGISTER(valgrind_stack_id_);
153 #endif
154
155 #ifndef _WIN32
156   if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
157     stack_ = stack_ - smx_context_guard_size;
158     if (mprotect(stack_, smx_context_guard_size, PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
159       XBT_WARN("Failed to remove page protection: %s", strerror(errno));
160       /* try to pursue anyway */
161     }
162 #if SIMGRID_HAVE_MC
163     /* Retrieve the saved pointer.  See SIMIX_context_stack_new above. */
164     stack_ = reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1];
165 #endif
166   }
167 #endif /* not windows */
168
169   xbt_free(stack_);
170 }
171
172 unsigned char* SwappedContext::get_stack_bottom() const
173 {
174   // Depending on the stack direction, its bottom (that make_fcontext needs) may be the lower or higher end
175 #if PTH_STACKGROWTH == 1
176   return stack_;
177 #else
178   return stack_ + get_actor()->get_stacksize();
179 #endif
180 }
181
182 void SwappedContext::stop()
183 {
184   Context::stop();
185   /* We must cut the actor execution using an exception to properly free the C++ RAII variables */
186   throw ForcefulKillException();
187 }
188
189 void SwappedContext::swap_into(SwappedContext* to)
190 {
191 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
192   void* fake_stack = nullptr;
193   to->asan_ctx_    = this;
194   __sanitizer_start_switch_fiber(this->asan_stop_ ? nullptr : &fake_stack, to->asan_stack_, to->asan_stack_size_);
195 #endif
196 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
197   __tsan_switch_to_fiber(to->tsan_fiber_, 0);
198 #endif
199
200   swap_into_for_real(to);
201
202 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
203   __sanitizer_finish_switch_fiber(fake_stack, &this->asan_ctx_->asan_stack_, &this->asan_ctx_->asan_stack_size_);
204 #endif
205 }
206
207 /** Maestro wants to run all ready actors */
208 void SwappedContextFactory::run_all()
209 {
210   /* This function is called by maestro at the beginning of a scheduling round to get all working threads executing some
211    * stuff It is much easier to understand what happens if you see the working threads as bodies that swap their soul
212    * for the ones of the simulated processes that must run.
213    */
214   if (SIMIX_context_is_parallel()) {
215     // We lazily create the parmap so that all options are actually processed when doing so.
216     if (parmap_ == nullptr)
217       parmap_ = std::make_unique<simgrid::xbt::Parmap<smx_actor_t>>(SIMIX_context_get_nthreads(),
218                                                                     SIMIX_context_get_parallel_mode());
219
220     // Usually, Parmap::apply() executes the provided function on all elements of the array.
221     // Here, the executed function does not return the control to the parmap before all the array is processed:
222     //   - suspend() should switch back to the worker_context (either maestro or one of its minions) to return
223     //     the control to the parmap. Instead, it uses parmap_->next() to steal another work, and does it directly.
224     //     It only yields back to worker_context when the work array is exhausted.
225     //   - So, resume() is only launched from the parmap for the first job of each minion.
226     parmap_->apply(
227         [](const actor::ActorImpl* process) {
228           auto* context = static_cast<SwappedContext*>(process->context_.get());
229           context->resume();
230         },
231         simix_global->actors_to_run);
232   } else { // sequential execution
233     if (simix_global->actors_to_run.empty())
234       return;
235
236     /* maestro is already saved in the first slot of workers_context_ */
237     const actor::ActorImpl* first_actor = simix_global->actors_to_run.front();
238     process_index_          = 1;
239     /* execute the first actor; it will chain to the others when using suspend() */
240     static_cast<SwappedContext*>(first_actor->context_.get())->resume();
241   }
242 }
243
244 /** Maestro wants to yield back to a given actor, so awake it on the current thread
245  *
246  * In parallel, it is only applied to the N first elements of the parmap array,
247  * where N is the amount of worker threads in the parmap.
248  * See SwappedContextFactory::run_all for details.
249  */
250 void SwappedContext::resume()
251 {
252   auto* old = static_cast<SwappedContext*>(self());
253   if (SIMIX_context_is_parallel()) {
254     // Save my current soul (either maestro, or one of the minions) in a thread-specific area
255     worker_context_ = old;
256   }
257   // Switch my soul and the actor's one
258   Context::set_current(this);
259   old->swap_into(this);
260   // No body runs that soul anymore at this point, but it is stored in a safe place.
261   // When the executed actor will do a blocking action, ActorImpl::yield() will call suspend(), below.
262 }
263
264 /** The actor wants to yield back to maestro, because it is blocked in a simcall (i.e., in ActorImpl::yield())
265  *
266  * Actually, it does not really yield back to maestro, but directly into the next executable actor.
267  *
268  * This makes the parmap::apply awkward (see SwappedContextFactory::run_all()) because it only apply regularly
269  * on the few first elements of the array, but it saves a lot of context switches back to maestro,
270  * and directly forth to the next executable actor.
271  */
272 void SwappedContext::suspend()
273 {
274   SwappedContext* next_context;
275   if (SIMIX_context_is_parallel()) {
276     // Get some more work to directly swap into the next executable actor instead of yielding back to the parmap
277     boost::optional<smx_actor_t> next_work = factory_.parmap_->next();
278     if (next_work) {
279       // There is a next soul to embody (ie, another executable actor)
280       XBT_DEBUG("Run next process");
281       next_context = static_cast<SwappedContext*>(next_work.get()->context_.get());
282     } else {
283       // All actors were run, go back to the parmap context
284       XBT_DEBUG("No more actors to run");
285       // worker_context_ is my own soul, stored in thread_local when starting the scheduling round
286       next_context = worker_context_;
287       // When given that soul, the body will wait for the next scheduling round
288     }
289   } else { // sequential execution
290     /* determine the next context */
291     unsigned long int i = factory_.process_index_;
292     factory_.process_index_++;
293
294     if (i < simix_global->actors_to_run.size()) {
295       /* Actually swap into the next actor directly without transiting to maestro */
296       XBT_DEBUG("Run next actor");
297       next_context = static_cast<SwappedContext*>(simix_global->actors_to_run[i]->context_.get());
298     } else {
299       /* all processes were run, actually return to maestro */
300       XBT_DEBUG("No more actors to run");
301       next_context = factory_.maestro_context_;
302     }
303   }
304   Context::set_current(next_context);
305   this->swap_into(next_context);
306 }
307
308 } // namespace context
309 } // namespace kernel
310 } // namespace simgrid