include/simgrid/s4u/Activity.hpp

   1 /* Copyright (c) 2006-2023. 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_ACTIVITY_HPP
   7 #define SIMGRID_S4U_ACTIVITY_HPP
   8
   9 #include <algorithm>
  10 #include <atomic>
  11 #include <set>
  12 #include <simgrid/forward.h>
  13 #include <stdexcept>
  14 #include <string>
  15 #include <string_view>
  16 #include <vector>
  17 #include <xbt/Extendable.hpp>
  18 #include <xbt/asserts.h>
  19 #include <xbt/signal.hpp>
  20 #include <xbt/utility.hpp>
  21
  22 XBT_LOG_EXTERNAL_CATEGORY(s4u_activity);
  23
  24 namespace simgrid {
  25
  26 extern template class XBT_PUBLIC xbt::Extendable<s4u::Activity>;
  27
  28 namespace s4u {
  29
  30 /** @brief Activities
  31  *
  32  * This class is the ancestor of every activities that an actor can undertake.
  33  * That is, activities are all the things that do take time to the actor in the simulated world.
  34  */
  35 class XBT_PUBLIC Activity : public xbt::Extendable<Activity> {
  36 #ifndef DOXYGEN
  37   friend Comm;
  38   friend Exec;
  39   friend Io;
  40   friend kernel::activity::ActivityImpl;
  41   friend std::vector<ActivityPtr> create_DAG_from_dot(const std::string& filename);
  42   friend std::vector<ActivityPtr> create_DAG_from_DAX(const std::string& filename);
  43   friend std::vector<ActivityPtr> create_DAG_from_json(const std::string& filename);
  44 #endif
  45
  46 public:
  47   // enum class State { ... }
  48   XBT_DECLARE_ENUM_CLASS(State, INITED, STARTING, STARTED, FAILED, CANCELED, FINISHED);
  49
  50   virtual bool is_assigned() const = 0;
  51   bool dependencies_solved() const { return dependencies_.empty(); }
  52   bool has_no_successor() const { return successors_.empty(); }
  53   const std::set<ActivityPtr>& get_dependencies() const { return dependencies_; }
  54   const std::vector<ActivityPtr>& get_successors() const { return successors_; }
  55
  56 protected:
  57   Activity()  = default;
  58   virtual ~Activity() = default;
  59   void destroy();
  60
  61   void release_dependencies()
  62   {
  63     while (not successors_.empty()) {
  64       ActivityPtr b = successors_.back();
  65       XBT_CVERB(s4u_activity, "Remove a dependency from '%s' on '%s'", get_cname(), b->get_cname());
  66       b->dependencies_.erase(this);
  67       if (b->dependencies_solved()) {
  68         b->start();
  69       }
  70       successors_.pop_back();
  71     }
  72   }
  73
  74   void add_successor(ActivityPtr a)
  75   {
  76     if(this == a)
  77       throw std::invalid_argument("Cannot be its own successor");
  78
  79     if (std::any_of(begin(successors_), end(successors_), [a](ActivityPtr const& i) { return i.get() == a.get(); }))
  80       throw std::invalid_argument("Dependency already exists");
  81
  82     successors_.push_back(a);
  83     a->dependencies_.insert({this});
  84   }
  85
  86   void remove_successor(ActivityPtr a)
  87   {
  88     if(this == a)
  89       throw std::invalid_argument("Cannot ask to remove itself from successors list");
  90
  91     auto p =
  92         std::find_if(successors_.begin(), successors_.end(), [a](ActivityPtr const& i) { return i.get() == a.get(); });
  93     if (p == successors_.end())
  94       throw std::invalid_argument("Dependency does not exist. Can not be removed.");
  95
  96     successors_.erase(p);
  97     a->dependencies_.erase({this});
  98   }
  99
 100   static std::set<Activity*>* vetoed_activities_;
 101
 102   /** Set the [remaining] amount of work that this Activity will entail
 103    *
 104    * It is forbidden to change the amount of work once the Activity is started */
 105   Activity* set_remaining(double remains);
 106
 107   virtual void fire_on_completion() const = 0;
 108   virtual void fire_on_this_completion() const = 0;
 109   virtual void fire_on_suspend() const = 0;
 110   virtual void fire_on_this_suspend() const = 0;
 111   virtual void fire_on_resume() const = 0;
 112   virtual void fire_on_this_resume() const = 0;
 113   virtual void fire_on_veto() const = 0;
 114   virtual void fire_on_this_veto() const = 0;
 115
 116 public:
 117   void start()
 118   {
 119     state_ = State::STARTING;
 120     if (dependencies_solved() && is_assigned()) {
 121       XBT_CVERB(s4u_activity, "'%s' is assigned to a resource and all dependencies are solved. Let's start", get_cname());
 122       do_start();
 123     } else {
 124       if (vetoed_activities_ != nullptr)
 125         vetoed_activities_->insert(this);
 126       fire_on_veto();
 127       fire_on_this_veto();
 128     }
 129   }
 130
 131   void complete(Activity::State state)
 132   {
 133     // Ensure that the current activity remains alive until the end of the function, even if its last reference is
 134     // released by the on_completion() callbacks.
 135     ActivityPtr keepalive(this);
 136     state_ = state;
 137     fire_on_completion();
 138     fire_on_this_completion();
 139     if (state == State::FINISHED)
 140       release_dependencies();
 141   }
 142
 143   static std::set<Activity*>* get_vetoed_activities() { return vetoed_activities_; }
 144   static void set_vetoed_activities(std::set<Activity*>* whereto) { vetoed_activities_ = whereto; }
 145
 146 #ifndef DOXYGEN
 147   Activity(Activity const&) = delete;
 148   Activity& operator=(Activity const&) = delete;
 149 #endif
 150
 151   /** Starts a previously created activity.
 152    *
 153    * This function is optional: you can call wait() even if you didn't call start()
 154    */
 155   virtual Activity* do_start() = 0;
 156   /** Tests whether the given activity is terminated yet. */
 157   virtual bool test();
 158   /*! take a vector s4u::ActivityPtr and return the rank of the first finished one (or -1 if none is done). */
 159   static ssize_t test_any(const std::vector<ActivityPtr>& activities);
 160
 161   /** Blocks the current actor until the activity is terminated */
 162   Activity* wait() { return wait_for(-1.0); }
 163   /** Blocks the current actor until the activity is terminated, or until the timeout is elapsed\n
 164    *  Raises: timeout exception.*/
 165   Activity* wait_for(double timeout);
 166   /** Blocks the current actor until the activity is terminated, or until the time limit is reached\n
 167    * Raises: timeout exception. */
 168   void wait_until(double time_limit);
 169   /*! take a vector of s4u::ActivityPtr and return when one of them is finished.
 170    * The return value is the rank of the first finished ActivityPtr. */
 171   static ssize_t wait_any(const std::vector<ActivityPtr>& activities) { return wait_any_for(activities, -1); }
 172   /*! Same as wait_any, but with a timeout. If the timeout occurs, parameter last is returned.*/
 173   static ssize_t wait_any_for(const std::vector<ActivityPtr>& activities, double timeout);
 174
 175   /** Cancel that activity */
 176   Activity* cancel();
 177   /** Retrieve the current state of the activity */
 178   Activity::State get_state() const { return state_; }
 179   /** Return a string representation of the activity's state (one of INITED, STARTING, STARTED, CANCELED, FINISHED) */
 180   const char* get_state_str() const;
 181   void set_state(Activity::State state) { state_ = state; }
 182
 183   /** Blocks the progression of this activity until it gets resumed */
 184   virtual Activity* suspend();
 185   /** Unblock the progression of this activity if it was suspended previously */
 186   virtual Activity* resume();
 187   /** Whether or not the progression of this activity is blocked */
 188   bool is_suspended() const { return suspended_; }
 189
 190   virtual const char* get_cname() const       = 0;
 191   virtual const std::string& get_name() const = 0;
 192
 193   /** Get the remaining amount of work that this Activity entails. When it's 0, it's done. */
 194   virtual double get_remaining() const;
 195
 196   double get_start_time() const;
 197   double get_finish_time() const;
 198   void mark() { marked_ = true; }
 199   bool is_marked() const { return marked_; }
 200
 201   /** Returns the internal implementation of this Activity */
 202   kernel::activity::ActivityImpl* get_impl() const { return pimpl_.get(); }
 203
 204 #ifndef DOXYGEN
 205   friend void intrusive_ptr_release(Activity* a)
 206   {
 207     if (a->refcount_.fetch_sub(1, std::memory_order_release) == 1) {
 208       std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);
 209       delete a;
 210     }
 211   }
 212   friend void intrusive_ptr_add_ref(Activity* a) { a->refcount_.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed); }
 213 #endif
 214   Activity* add_ref()
 215   {
 216     intrusive_ptr_add_ref(this);
 217     return this;
 218   }
 219   void unref() { intrusive_ptr_release(this); }
 220
 221 private:
 222   kernel::activity::ActivityImplPtr pimpl_ = nullptr;
 223   Activity::State state_                   = Activity::State::INITED;
 224   double remains_                          = 0;
 225   bool suspended_                          = false;
 226   bool marked_                             = false;
 227   std::vector<ActivityPtr> successors_;
 228   std::set<ActivityPtr> dependencies_;
 229   std::atomic_int_fast32_t refcount_{0};
 230 };
 231
 232 template <class AnyActivity> class Activity_T : public Activity {
 233   std::string name_             = "unnamed";
 234   std::string tracing_category_ = "";
 235
 236 protected:
 237   inline static xbt::signal<void(AnyActivity const&)> on_completion;
 238   xbt::signal<void(AnyActivity const&)> on_this_completion;
 239   inline static xbt::signal<void(AnyActivity const&)> on_suspend;
 240   xbt::signal<void(AnyActivity const&)> on_this_suspend;
 241   inline static xbt::signal<void(AnyActivity const&)> on_resume;
 242   xbt::signal<void(AnyActivity const&)> on_this_resume;
 243   inline static xbt::signal<void(AnyActivity&)> on_veto;
 244   xbt::signal<void(AnyActivity&)> on_this_veto;
 245
 246 public:
 247   /*! \static Add a callback fired when any activity completes (either normally, cancelled or failed) */
 248   static void on_completion_cb(const std::function<void(AnyActivity const&)>& cb) { on_completion.connect(cb); }
 249   /*! Add a callback fired when this specific activity completes (either normally, cancelled or failed) */
 250   void on_this_completion_cb(const std::function<void(AnyActivity const&)>& cb) { on_this_completion.connect(cb); }
 251   /*! \static Add a callback fired when any activity is suspended */
 252   static void on_suspend_cb(const std::function<void(AnyActivity const&)>& cb) { on_suspend.connect(cb); }
 253   /*! Add a callback fired when this specific activity is suspended */
 254   void on_this_suspend_cb(const std::function<void(AnyActivity const&)>& cb) { on_this_suspend.connect(cb); }
 255   /*! \static Add a callback fired when any activity is resumed after being suspended */
 256   static void on_resume_cb(const std::function<void(AnyActivity const&)>& cb) { on_resume.connect(cb); }
 257   /*! Add a callback fired when this specific activity is resumed after being suspended */
 258   void on_this_resume_cb(const std::function<void(AnyActivity const&)>& cb) { on_this_resume.connect(cb); }
 259   /*! \static Add a callback fired each time that any activity fails to start because of a veto (e.g., unsolved
 260    *  dependency or no resource assigned) */
 261   static void on_veto_cb(const std::function<void(AnyActivity&)>& cb) { on_veto.connect(cb); }
 262   /*! Add a callback fired each time that this specific activity fails to start because of a veto (e.g., unsolved
 263    *  dependency or no resource assigned) */
 264   void on_this_veto_cb(const std::function<void(AnyActivity&)>& cb) { on_this_veto.connect(cb); }
 265
 266   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v338("Please use on_suspend_cb() instead") static void on_suspended_cb(
 267       const std::function<void(Activity const&)>& cb) { on_suspend.connect(cb); }
 268   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v338("Please use on_resume_cb() instead") static void on_resumed_cb(
 269       const std::function<void(Activity const&)>& cb) { on_resume.connect(cb);  }
 270
 271   AnyActivity* add_successor(ActivityPtr a)
 272   {
 273     Activity::add_successor(a);
 274     return static_cast<AnyActivity*>(this);
 275   }
 276   AnyActivity* remove_successor(ActivityPtr a)
 277   {
 278     Activity::remove_successor(a);
 279     return static_cast<AnyActivity*>(this);
 280   }
 281   AnyActivity* set_name(std::string_view name)
 282   {
 283     name_ = name;
 284     return static_cast<AnyActivity*>(this);
 285   }
 286   const std::string& get_name() const override { return name_; }
 287   const char* get_cname() const override { return name_.c_str(); }
 288
 289   AnyActivity* set_tracing_category(std::string_view category)
 290   {
 291     xbt_assert(get_state() == State::INITED || get_state() == State::STARTING,
 292                "Cannot change the tracing category of an activity after its start");
 293     tracing_category_ = category;
 294     return static_cast<AnyActivity*>(this);
 295   }
 296   const std::string& get_tracing_category() const { return tracing_category_; }
 297
 298   AnyActivity* start()
 299   {
 300     Activity::start();
 301     return static_cast<AnyActivity*>(this);
 302   }
 303
 304   AnyActivity* cancel() { return static_cast<AnyActivity*>(Activity::cancel()); }
 305   AnyActivity* wait() { return wait_for(-1.0); }
 306   virtual AnyActivity* wait_for(double timeout) {
 307     return static_cast<AnyActivity*>(Activity::wait_for(timeout));
 308   }
 309
 310 #ifndef DOXYGEN
 311   /* The refcounting is done in the ancestor class, Activity, but we want each of the classes benefiting of the CRTP
 312    * (Exec, Comm, etc) to have smart pointers too, so we define these methods here, that forward the ptr_release and
 313    * add_ref to the Activity class. Hopefully, the "inline" helps to not hinder the perf here.
 314    */
 315   friend void inline intrusive_ptr_release(AnyActivity* a) { intrusive_ptr_release(static_cast<Activity*>(a)); }
 316   friend void inline intrusive_ptr_add_ref(AnyActivity* a) { intrusive_ptr_add_ref(static_cast<Activity*>(a)); }
 317 #endif
 318 };
 319
 320 } // namespace s4u
 321 } // namespace simgrid
 322
 323 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTIVITY_HPP */