src/mc/remote/AppSide.cpp

   1 /* Copyright (c) 2015-2022. 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 "src/mc/remote/AppSide.hpp"
   7 #include "simgrid/s4u/Host.hpp"
   8 #include "src/internal_config.h"
   9 #include "src/kernel/EngineImpl.hpp"
  10 #include "src/kernel/actor/ActorImpl.hpp"
  11 #include "src/kernel/actor/SimcallObserver.hpp"
  12 #include "src/mc/mc_base.hpp"
  13 #include "src/mc/remote/RemoteProcess.hpp"
  14 #if HAVE_SMPI
  15 #include "src/smpi/include/private.hpp"
  16 #endif
  17 #include "xbt/coverage.h"
  18 #include "xbt/str.h"
  19 #include "xbt/xbt_modinter.h" /* mmalloc_preinit to get the default mmalloc arena address */
  20 #include <simgrid/modelchecker.h>
  21
  22 #include <cerrno>
  23 #include <cstdio> // setvbuf
  24 #include <cstdlib>
  25 #include <cstring>
  26 #include <memory>
  27 #include <sys/ptrace.h>
  28 #include <sys/socket.h>
  29 #include <sys/types.h>
  30
  31 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_client, mc, "MC client logic");
  32
  33 namespace simgrid::mc {
  34
  35 std::unique_ptr<AppSide> AppSide::instance_;
  36
  37 AppSide* AppSide::initialize()
  38 {
  39   if (not std::getenv(MC_ENV_SOCKET_FD)) // We are not in MC mode: don't initialize the MC world
  40     return nullptr;
  41
  42   // Do not break if we are called multiple times:
  43   if (instance_)
  44     return instance_.get();
  45
  46   _sg_do_model_check = 1;
  47
  48   setvbuf(stdout, nullptr, _IOLBF, 0);
  49
  50   // Fetch socket from MC_ENV_SOCKET_FD:
  51   const char* fd_env = std::getenv(MC_ENV_SOCKET_FD);
  52   int fd             = xbt_str_parse_int(fd_env, "Not a number in variable '" MC_ENV_SOCKET_FD "'");
  53   XBT_DEBUG("Model-checked application found socket FD %i", fd);
  54
  55   // Check the socket type/validity:
  56   int type;
  57   socklen_t socklen = sizeof(type);
  58   xbt_assert(getsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_TYPE, &type, &socklen) == 0, "Could not check socket type");
  59   xbt_assert(type == SOCK_SEQPACKET, "Unexpected socket type %i", type);
  60   XBT_DEBUG("Model-checked application found expected socket type");
  61
  62   instance_ = std::make_unique<simgrid::mc::AppSide>(fd);
  63
  64   // Wait for the model-checker:
  65   errno = 0;
  66 #if defined __linux__
  67   ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, nullptr, nullptr);
  68 #elif defined BSD
  69   ptrace(PT_TRACE_ME, 0, nullptr, 0);
  70 #else
  71 #error "no ptrace equivalent coded for this platform"
  72 #endif
  73   xbt_assert(errno == 0 && raise(SIGSTOP) == 0, "Could not wait for the model-checker (errno = %d: %s)", errno,
  74              strerror(errno));
  75
  76   s_mc_message_initial_addresses_t message{MessageType::INITIAL_ADDRESSES, mmalloc_get_current_heap(),
  77                                            kernel::actor::ActorImpl::get_maxpid_addr()};
  78   xbt_assert(instance_->channel_.send(message) == 0, "Could not send the initial message with addresses.");
  79
  80   instance_->handle_messages();
  81   return instance_.get();
  82 }
  83
  84 void AppSide::handle_deadlock_check(const s_mc_message_t*) const
  85 {
  86   const auto& actor_list = kernel::EngineImpl::get_instance()->get_actor_list();
  87   bool deadlock = not actor_list.empty() && std::none_of(begin(actor_list), end(actor_list), [](const auto& kv) {
  88     return mc::actor_is_enabled(kv.second);
  89   });
  90
  91   // Send result:
  92   s_mc_message_int_t answer{MessageType::DEADLOCK_CHECK_REPLY, deadlock};
  93   xbt_assert(channel_.send(answer) == 0, "Could not send response");
  94 }
  95 void AppSide::handle_simcall_execute(const s_mc_message_simcall_execute_t* message) const
  96 {
  97   kernel::actor::ActorImpl* actor = kernel::EngineImpl::get_instance()->get_actor_by_pid(message->aid_);
  98   xbt_assert(actor != nullptr, "Invalid pid %ld", message->aid_);
  99
 100   // The client may send some messages to the server while processing the transition
 101   actor->simcall_handle(message->times_considered_);
 102   // Say the server that the transition is over and that it should proceed
 103   xbt_assert(channel_.send(MessageType::WAITING) == 0, "Could not send MESSAGE_WAITING to model-checker");
 104
 105   // Finish the RPC from the server: return a serialized observer, to build a Transition on Checker side
 106   s_mc_message_simcall_execute_answer_t answer;
 107   memset(&answer, 0, sizeof(answer));
 108   answer.type = MessageType::SIMCALL_EXECUTE_ANSWER;
 109   std::stringstream stream;
 110   if (actor->simcall_.observer_ != nullptr) {
 111     actor->simcall_.observer_->serialize(stream);
 112   } else {
 113     stream << (short)mc::Transition::Type::UNKNOWN;
 114   }
 115   std::string str = stream.str();
 116   xbt_assert(str.size() + 1 <= answer.buffer.size(),
 117              "The serialized simcall is too large for the buffer. Please fix the code.");
 118   strncpy(answer.buffer.data(), str.c_str(), answer.buffer.size() - 1);
 119   answer.buffer.back() = '\0';
 120
 121   XBT_DEBUG("send SIMCALL_EXECUTE_ANSWER(%s) ~> '%s'", actor->get_cname(), str.c_str());
 122   xbt_assert(channel_.send(answer) == 0, "Could not send response");
 123 }
 124
 125 void AppSide::handle_finalize(const s_mc_message_int_t* msg) const
 126 {
 127   bool terminate_asap = msg->value;
 128   XBT_DEBUG("Finalize (terminate = %d)", (int)terminate_asap);
 129   if (not terminate_asap) {
 130     if (XBT_LOG_ISENABLED(mc_client, xbt_log_priority_debug))
 131       kernel::EngineImpl::get_instance()->display_all_actor_status();
 132 #if HAVE_SMPI
 133     XBT_DEBUG("Smpi_enabled: %d", SMPI_is_inited());
 134     if (SMPI_is_inited())
 135       SMPI_finalize();
 136 #endif
 137   }
 138   coverage_checkpoint();
 139   xbt_assert(channel_.send(MessageType::FINALIZE_REPLY) == 0, "Could not answer to FINALIZE");
 140   std::fflush(stdout);
 141   if (terminate_asap)
 142     ::_Exit(0);
 143 }
 144 void AppSide::handle_actors_status() const
 145 {
 146   auto const& actor_list = kernel::EngineImpl::get_instance()->get_actor_list();
 147   int count              = actor_list.size();
 148   XBT_DEBUG("Serialize the actors to answer ACTORS_STATUS from the checker. %d actors to go.", count);
 149
 150   struct s_mc_message_actors_status_answer_t answer {
 151     MessageType::ACTORS_STATUS_REPLY, count
 152   };
 153   std::vector<s_mc_message_actors_status_one_t> status(count);
 154   int i = 0;
 155   for (auto const& [aid, actor] : actor_list) {
 156     status[i].aid            = aid;
 157     status[i].enabled        = mc::actor_is_enabled(actor);
 158     status[i].max_considered = actor->simcall_.observer_->get_max_consider();
 159     i++;
 160   }
 161   xbt_assert(channel_.send(answer) == 0, "Could not send ACTORS_STATUS_REPLY msg");
 162   if (answer.count > 0) {
 163     size_t size = status.size() * sizeof(s_mc_message_actors_status_one_t);
 164     xbt_assert(channel_.send(status.data(), size) == 0, "Could not send ACTORS_STATUS_REPLY data");
 165   }
 166 }
 167
 168 #define assert_msg_size(_name_, _type_)                                                                                \
 169   xbt_assert(received_size == sizeof(_type_), "Unexpected size for " _name_ " (%zd != %zu)", received_size,            \
 170              sizeof(_type_))
 171
 172 void AppSide::handle_messages() const
 173 {
 174   while (true) { // Until we get a CONTINUE message
 175     XBT_DEBUG("Waiting messages from model-checker");
 176
 177     std::array<char, MC_MESSAGE_LENGTH> message_buffer;
 178     ssize_t received_size = channel_.receive(message_buffer.data(), message_buffer.size());
 179
 180     xbt_assert(received_size >= 0, "Could not receive commands from the model-checker");
 181
 182     const s_mc_message_t* message = (s_mc_message_t*)message_buffer.data();
 183     switch (message->type) {
 184       case MessageType::DEADLOCK_CHECK:
 185         assert_msg_size("DEADLOCK_CHECK", s_mc_message_t);
 186         handle_deadlock_check(message);
 187         break;
 188
 189       case MessageType::CONTINUE:
 190         assert_msg_size("MESSAGE_CONTINUE", s_mc_message_t);
 191         return;
 192
 193       case MessageType::SIMCALL_EXECUTE:
 194         assert_msg_size("SIMCALL_EXECUTE", s_mc_message_simcall_execute_t);
 195         handle_simcall_execute((s_mc_message_simcall_execute_t*)message_buffer.data());
 196         break;
 197
 198       case MessageType::FINALIZE:
 199         assert_msg_size("FINALIZE", s_mc_message_int_t);
 200         handle_finalize((s_mc_message_int_t*)message_buffer.data());
 201         break;
 202
 203       case MessageType::ACTORS_STATUS:
 204         assert_msg_size("ACTORS_STATUS", s_mc_message_t);
 205         handle_actors_status();
 206         break;
 207
 208       default:
 209         xbt_die("Received unexpected message %s (%i)", to_c_str(message->type), static_cast<int>(message->type));
 210         break;
 211     }
 212   }
 213 }
 214
 215 void AppSide::main_loop() const
 216 {
 217   simgrid::mc::processes_time.resize(simgrid::kernel::actor::ActorImpl::get_maxpid());
 218   MC_ignore_heap(simgrid::mc::processes_time.data(),
 219                  simgrid::mc::processes_time.size() * sizeof(simgrid::mc::processes_time[0]));
 220
 221   coverage_checkpoint();
 222   while (true) {
 223     simgrid::mc::execute_actors();
 224     xbt_assert(channel_.send(MessageType::WAITING) == 0, "Could not send WAITING message to model-checker");
 225     this->handle_messages();
 226   }
 227 }
 228
 229 void AppSide::report_assertion_failure() const
 230 {
 231   xbt_assert(channel_.send(MessageType::ASSERTION_FAILED) == 0, "Could not send assertion to model-checker");
 232   this->handle_messages();
 233 }
 234
 235 void AppSide::ignore_memory(void* addr, std::size_t size) const
 236 {
 237   if (not MC_is_active())
 238     return;
 239
 240   s_mc_message_ignore_memory_t message;
 241   message.type = MessageType::IGNORE_MEMORY;
 242   message.addr = (std::uintptr_t)addr;
 243   message.size = size;
 244   xbt_assert(channel_.send(message) == 0, "Could not send IGNORE_MEMORY message to model-checker");
 245 }
 246
 247 void AppSide::ignore_heap(void* address, std::size_t size) const
 248 {
 249   if (not MC_is_active())
 250     return;
 251
 252   const s_xbt_mheap_t* heap = mmalloc_get_current_heap();
 253
 254   s_mc_message_ignore_heap_t message;
 255   message.type    = MessageType::IGNORE_HEAP;
 256   message.address = address;
 257   message.size    = size;
 258   message.block   = ((char*)address - (char*)heap->heapbase) / BLOCKSIZE + 1;
 259   if (heap->heapinfo[message.block].type == 0) {
 260     message.fragment = -1;
 261     heap->heapinfo[message.block].busy_block.ignore++;
 262   } else {
 263     message.fragment = (ADDR2UINT(address) % BLOCKSIZE) >> heap->heapinfo[message.block].type;
 264     heap->heapinfo[message.block].busy_frag.ignore[message.fragment]++;
 265   }
 266
 267   xbt_assert(channel_.send(message) == 0, "Could not send ignored region to MCer");
 268 }
 269
 270 void AppSide::unignore_heap(void* address, std::size_t size) const
 271 {
 272   if (not MC_is_active())
 273     return;
 274
 275   s_mc_message_ignore_memory_t message;
 276   message.type = MessageType::UNIGNORE_HEAP;
 277   message.addr = (std::uintptr_t)address;
 278   message.size = size;
 279   xbt_assert(channel_.send(message) == 0, "Could not send IGNORE_HEAP message to model-checker");
 280 }
 281
 282 void AppSide::declare_symbol(const char* name, int* value) const
 283 {
 284   s_mc_message_register_symbol_t message;
 285   memset(&message, 0, sizeof(message));
 286   message.type = MessageType::REGISTER_SYMBOL;
 287   xbt_assert(strlen(name) + 1 <= message.name.size(), "Symbol is too long");
 288   strncpy(message.name.data(), name, message.name.size());
 289   message.callback = nullptr;
 290   message.data     = value;
 291   xbt_assert(channel_.send(message) == 0, "Could send REGISTER_SYMBOL message to model-checker");
 292 }
 293
 294 /** Register a stack in the model checker
 295  *
 296  *  The stacks are allocated in the heap. The MC handle them specifically
 297  *  when we analyze/compare the content of the heap so it must be told where
 298  *  they are with this function.
 299  */
 300 void AppSide::declare_stack(void* stack, size_t size, ucontext_t* context) const
 301 {
 302   if (not MC_is_active())
 303     return;
 304
 305   const s_xbt_mheap_t* heap = mmalloc_get_current_heap();
 306
 307   s_stack_region_t region;
 308   memset(&region, 0, sizeof(region));
 309   region.address = stack;
 310   region.context = context;
 311   region.size    = size;
 312   region.block   = ((char*)stack - (char*)heap->heapbase) / BLOCKSIZE + 1;
 313
 314   s_mc_message_stack_region_t message;
 315   message.type         = MessageType::STACK_REGION;
 316   message.stack_region = region;
 317   xbt_assert(channel_.send(message) == 0, "Could not send STACK_REGION to model-checker");
 318 }
 319 } // namespace simgrid::mc