Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
implement Activity::destroy when you want to clean up things
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / Actor.hpp
1 /* Copyright (c) 2006-2021. 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 #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/signal.hpp>
14 #include <xbt/string.hpp>
15
16 #include <functional>
17 #include <unordered_map>
18
19 namespace simgrid {
20
21 extern template class XBT_PUBLIC xbt::Extendable<s4u::Actor>;
22
23 namespace s4u {
24
25 /** An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
26  *
27  * @beginrst
28  * It is located on a (simulated) :cpp:class:`host <simgrid::s4u::Host>`, but can interact
29  * with the whole simulated platform.
30  *
31  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
32  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
33  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
34  * schedule these activities. **Please refer to the** :ref:`examples <s4u_ex_actors>` **for more information.**
35  *
36  * This API is strongly inspired from the C++11 threads.
37  * The `documentation of this standard <http://en.cppreference.com/w/cpp/thread>`_
38  * may help to understand the philosophy of the SimGrid actors.
39  *
40  * @endrst
41  */
42 class XBT_PUBLIC Actor : public xbt::Extendable<Actor> {
43 #ifndef DOXYGEN
44   friend Exec;
45   friend Mailbox;
46   friend kernel::actor::ActorImpl;
47   friend kernel::activity::MailboxImpl;
48
49   kernel::actor::ActorImpl* const pimpl_;
50 #endif
51
52   explicit Actor(kernel::actor::ActorImpl* pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
53
54 public:
55 #ifndef DOXYGEN
56   // ***** No copy *****
57   Actor(Actor const&) = delete;
58   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
59
60   // ***** Reference count *****
61   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_add_ref(const Actor* actor);
62   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_release(const Actor* actor);
63 #endif
64   /** Retrieve the amount of references on that object. Useful to debug the automatic refcounting */
65   int get_refcount() const;
66
67   // ***** Actor creation *****
68   /** Retrieve a reference to myself */
69   static Actor* self();
70
71   /** Fired when a new actor has been created **/
72   static xbt::signal<void(Actor&)> on_creation;
73   /** Signal to others that an actor has been suspended**/
74   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_suspend;
75   /** Signal to others that an actor has been resumed **/
76   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_resume;
77   /** Signal to others that an actor is sleeping **/
78   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_sleep;
79   /** Signal to others that an actor wakes up for a sleep **/
80   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_wake_up;
81   /** Signal to others that an actor is has been migrated to another host **/
82   static xbt::signal<void(const Actor&, const Host& previous_location)> on_host_change;
83
84   /** Signal indicating that an actor terminated its code.
85    *  @beginrst
86    *  The actor may continue to exist if it is still referenced in the simulation, but it's not active anymore.
87    *  If you want to free extra data when the actor's destructor is called, use :cpp:var:`Actor::on_destruction`.
88    *  If you want to register to the termination of a given actor, use :cpp:func:`this_actor::on_exit()` instead.
89    *  @endrst
90    */
91   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_termination;
92   /** Signal indicating that an actor is about to disappear (its destructor was called).
93    *  This signal is fired for any destructed actor, which is mostly useful when designing plugins and extensions.
94    *  If you want to react to the end of the actor's code, use Actor::on_termination instead.
95    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
96   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_destruction;
97
98   /** Create an actor from a std::function<void()>.
99    *  If the actor is restarted, it gets a fresh copy of the function. */
100   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::function<void()>& code);
101   /** Create an actor, but don't start it yet.
102    *
103    * This is useful to set some properties or extension before actually starting it */
104   static ActorPtr init(const std::string& name, s4u::Host* host);
105   ActorPtr set_stacksize(unsigned stacksize);
106   /** Start a previously initialized actor */
107   ActorPtr start(const std::function<void()>& code);
108
109   template <class F> ActorPtr start(F code) { return start(std::function<void()>(std::move(code))); }
110
111   template <class F, class... Args,
112   // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
113 #ifndef DOXYGEN /* breathe seem to choke on function signatures in template parameter, see breathe#611 */
114             typename = typename std::result_of_t<F(Args...)>
115 #endif
116             >
117   ActorPtr start(F code, Args... args)
118   {
119     return start(std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
120   }
121
122   ActorPtr start(const std::function<void()>& code, std::vector<std::string> args);
123
124   /** Create an actor from a callable thing. */
125   template <class F> static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code)
126   {
127     return create(name, host, std::function<void()>(std::move(code)));
128   }
129
130   /** Create an actor using a callable thing and its arguments.
131    *
132    * Note that the arguments will be copied, so move-only parameters are forbidden */
133
134   template <class F, class... Args,
135             // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
136 #ifndef DOXYGEN /* breathe seem to choke on function signatures in template parameter, see breathe#611 */
137             typename = typename std::result_of_t<F(Args...)>
138 #endif
139             >
140   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code, Args... args)
141   {
142     return create(name, host, std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
143   }
144
145   /** Create actor from function name and a vector of strings as arguments. */
146   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::string& function,
147                          std::vector<std::string> args);
148
149   // ***** Methods *****
150   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
151   void daemonize();
152
153   /** Returns whether or not this actor has been daemonized or not **/
154   bool is_daemon() const;
155   static bool is_maestro();
156
157   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
158   const simgrid::xbt::string& get_name() const;
159   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
160   const char* get_cname() const;
161   /** Retrieves the host on which that actor is running */
162   Host* get_host() const;
163   /** Retrieves the actor ID of that actor */
164   aid_t get_pid() const;
165   /** Retrieves the actor ID of that actor's creator */
166   aid_t get_ppid() const;
167
168   /** Suspend an actor, that is blocked until resumeed by another actor */
169   void suspend();
170
171   /** Resume an actor that was previously suspended */
172   void resume();
173
174   /** Returns true if the actor is suspended. */
175   bool is_suspended() const;
176
177   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
178   void set_auto_restart(bool autorestart);
179
180   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
181    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
182    *
183    * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
184    * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
185    * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
186    *
187    * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
188    * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
189    * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
190    */
191   void on_exit(const std::function<void(bool /*failed*/)>& fun) const;
192
193   /** Sets the time at which that actor should be killed */
194   void set_kill_time(double time);
195   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
196   double get_kill_time() const;
197
198   /** @brief Moves the actor to another host
199    *
200    * If the actor is currently blocked on an execution activity, the activity is also
201    * migrated to the new host. If it's blocked on another kind of activity, an error is
202    * raised as the mandated code is not written yet. Please report that bug if you need it.
203    *
204    * Asynchronous activities started by the actor are not migrated automatically, so you have
205    * to take care of this yourself (only you knows which ones should be migrated).
206    */
207   void set_host(Host* new_host);
208
209   /** Ask the actor to die.
210    *
211    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
212    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
213    */
214   void kill();
215
216   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
217   static ActorPtr by_pid(aid_t pid);
218
219   /** Wait for the actor to finish.
220    *
221    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
222    * blocked until bob terminates.
223    */
224   void join() const;
225
226   /** Wait for the actor to finish, or for the timeout to elapse.
227    *
228    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
229    * blocked until bob terminates.
230    */
231   void join(double timeout) const;
232   /** Kill that actor and restart it from start. */
233   Actor* restart();
234
235   /** Kill all actors (but the issuer). Being killed is not something that actors can delay or avoid. */
236   static void kill_all();
237
238   /** Returns the internal implementation of this actor */
239   kernel::actor::ActorImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
240
241   /** Retrieve the list of properties for that actor */
242   const std::unordered_map<std::string, std::string>*
243   get_properties() const; // FIXME: do not export the map, but only the keys or something
244
245   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
246   const char* get_property(const std::string& key) const;
247
248   /** Set a property (old values will be overwritten) */
249   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
250 };
251
252 /** @ingroup s4u_api
253  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
254 namespace this_actor {
255
256 XBT_PUBLIC bool is_maestro();
257
258 /** Block the current actor sleeping for that amount of seconds */
259 XBT_PUBLIC void sleep_for(double duration);
260 /** Block the current actor sleeping until the specified timestamp */
261 XBT_PUBLIC void sleep_until(double wakeup_time);
262
263 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
264 {
265   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
266   this_actor::sleep_for(seconds.count());
267 }
268
269 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& wakeup_time)
270 {
271   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(wakeup_time);
272   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
273 }
274
275 /** Block the current actor, computing the given amount of flops */
276 XBT_PUBLIC void execute(double flop);
277
278 /** Block the current actor, computing the given amount of flops at the given priority.
279  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
280 XBT_PUBLIC void execute(double flop, double priority);
281
282 /**
283  * @example examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
284  */
285
286 /** Block the current actor until the built parallel execution terminates
287  *
288  * @beginrst
289  * .. _API_s4u_parallel_execute:
290  *
291  * **Example of use:** `examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
292  * <https://framagit.org/simgrid/simgrid/tree/master/examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp>`_
293  *
294  * Parallel executions convenient abstractions of parallel computational kernels that span over several machines,
295  * such as a PDGEM and the other ScaLAPACK routines. If you are interested in the effects of such parallel kernel
296  * on the platform (e.g. to schedule them wisely), there is no need to model them in all details of their internal
297  * execution and communications. It is much more convenient to model them as a single execution activity that spans
298  * over several hosts. This is exactly what s4u's Parallel Executions are.
299  *
300  * To build such an object, you need to provide a list of hosts that are involved in the parallel kernel (the
301  * actor's own host may or may not be in this list) and specify the amount of computations that should be done by
302  * each host, using a vector of flops amount. Then, you should specify the amount of data exchanged between each
303  * hosts during the parallel kernel. For that, a matrix of values is expected.
304  *
305  * It is OK to build a parallel execution without any computation and/or without any communication.
306  * Just pass an empty vector to the corresponding parameter.
307  *
308  * For example, if your list of hosts is ``[host0, host1]``, passing a vector ``[1000, 2000]`` as a `flops_amount`
309  * vector means that `host0` should compute 1000 flops while `host1` will compute 2000 flops. A matrix of
310  * communications' sizes of ``[0, 1, 2, 3]`` specifies the following data exchanges:
311  *
312  * - from host0: [ to host0:  0 bytes; to host1: 1 byte ]
313  *
314  * - from host1: [ to host0: 2 bytes; to host1: 3 bytes ]
315  *
316  * Or, in other words:
317  *
318  * - From host0 to host0: 0 bytes are exchanged
319  *
320  * - From host0 to host1: 1 byte is exchanged
321  *
322  * - From host1 to host0: 2 bytes are exchanged
323  *
324  * - From host1 to host1: 3 bytes are exchanged
325  *
326  * In a parallel execution, all parts (all executions on each hosts, all communications) progress exactly at the
327  * same pace, so they all terminate at the exact same pace. If one part is slow because of a slow resource or
328  * because of contention, this slows down the parallel execution as a whole.
329  *
330  * These objects are somewhat surprising from a modeling point of view. For example, the unit of their speed is
331  * somewhere between flop/sec and byte/sec. Arbitrary parallel executions will simply not work with the usual platform
332  * models, and you must :ref:`use the ptask_L07 host model <options_model_select>` for that. Note that you can mix
333  * regular executions and communications with parallel executions, provided that the host model is ptask_L07.
334  *
335  * @endrst
336  */
337 /** Block the current actor until the built parallel execution completes */
338 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
339                                  const std::vector<double>& bytes_amounts);
340
341 /** Initialize a sequential execution that must then be started manually */
342 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(double flops_amounts);
343 /** Initialize a parallel execution that must then be started manually */
344 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
345                              const std::vector<double>& bytes_amounts);
346
347 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_async(double flops_amounts);
348
349 /** @brief Returns the actor ID of the current actor. */
350 XBT_PUBLIC aid_t get_pid();
351
352 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
353 XBT_PUBLIC aid_t get_ppid();
354
355 /** @brief Returns the name of the current actor. */
356 XBT_PUBLIC std::string get_name();
357 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
358 XBT_PUBLIC const char* get_cname();
359
360 /** @brief Returns the name of the host on which the current actor is running. */
361 XBT_PUBLIC Host* get_host();
362
363 /** @brief Suspend the current actor, that is blocked until resume()ed by another actor. */
364 XBT_PUBLIC void suspend();
365
366 /** @brief Yield the current actor. */
367 XBT_PUBLIC void yield();
368
369 /** @brief kill the current actor. */
370 XBT_ATTRIB_NORETURN XBT_PUBLIC void exit();
371
372 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions of the current actor.
373  *
374  * The on_exit functions are the functions executed when your actor is killed. You should use them to free the data used
375  * by your actor.
376  *
377  * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
378  * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
379  * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
380  *
381  * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
382  * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception or if the simulation deadlocked,
383  * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
384  */
385
386 XBT_PUBLIC void on_exit(const std::function<void(bool)>& fun);
387
388 /** @brief Migrate the current actor to a new host. */
389 XBT_PUBLIC void set_host(Host* new_host);
390 }
391
392
393 }} // namespace simgrid::s4u
394
395
396 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */