org/simgrid/msg/Process.java

   1 /*
   2  * $Id$
   3  *
   4  * Copyright 2006,2007 Martin Quinson, Malek Cherier
   5  * All right reserved.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute
   8  * it and/or modify it under the terms of the license
   9  *(GNU LGPL) which comes with this package.
  10  */
  11
  12 package org.simgrid.msg;
  13
  14 import java.util.Arrays;
  15 import java.util.Hashtable;
  16 import java.util.Vector;
  17
  18 /**
  19  * A process may be defined as a code, with some private data, executing
  20  * in a location (host). All the process used by your simulation must be
  21  * declared in the deployment file (XML format).
  22  * To create your own process you must inherit your own process from this
  23  * class and override the method "main()". For example if you want to use
  24  * a process named Slave proceed as it :
  25  *
  26  * (1) import the class Process of the package simgrid.msg
  27  * import simgrid.msg.Process;
  28  *
  29  * public class Slave extends simgrid.msg.Process {
  30  *
  31  *  (2) Override the method function
  32  *
  33  *  \verbatim
  34  *      public void main(String[] args) {
  35  *              System.out.println("Hello MSG");
  36  *      }
  37  *  \endverbatim
  38  * }
  39  * The name of your process must be declared in the deployment file of your simulation.
  40  * For the example, for the previous process Slave this file must contains a line :
  41  * &lt;process host="Maxims" function="Slave"/&gt;, where Maxims is the host of the process
  42  * Slave. All the process of your simulation are automatically launched and managed by Msg.
  43  * A process use tasks to simulate communications or computations with another process.
  44  * For more information see Task. For more information on host concept
  45  * see Host.
  46  *
  47  */
  48
  49 public abstract class Process extends Thread {
  50         /**
  51          * This attribute represents a bind between a java process object and
  52          * a native process. Even if this attribute is public you must never
  53          * access to it. It is set automatically during the build of the object.
  54          */
  55         public long bind;
  56
  57         /**
  58          * Even if this attribute is public you must never access to it.
  59          * It is used to compute the id of an MSG process.
  60          */
  61         public static long nextProcessId = 0;
  62
  63         /**
  64          * Even if this attribute is public you must never access to it.
  65          * It is compute automatically during the creation of the object.
  66          * The native functions use this identifier to synchronize the process.
  67          */
  68         public long id;
  69
  70     /**
  71      *
  72      */
  73     public Hashtable<String,String> properties;
  74
  75         /**
  76          * The name of the process.
  77          */
  78         protected String name;
  79         /**
  80           * The PID of the process
  81           */
  82         protected int pid = -1;
  83         /**
  84          * The PPID of the process
  85          */
  86         protected int ppid = -1;
  87         /**
  88          * The host of the process
  89          */
  90         protected Host host = null;
  91     /**
  92      *
  93      * @return
  94      */
  95     public String msgName() {
  96                 return this.name;
  97         }
  98         /** The arguments of the method function of the process. */
  99         public Vector<String> args;
 100
 101         /* process synchronization tools */
 102     /**
 103      *
 104      */
 105     /**
 106      *
 107      */
 108     protected Sem schedBegin, schedEnd;
 109     private boolean nativeStop = false;
 110
 111         /**
 112          * Default constructor (used in ApplicationHandler to initialize it)
 113          */
 114         protected Process() {
 115                 super();
 116                 this.id = nextProcessId++;
 117                 this.name = null;
 118                 this.bind = 0;
 119                 this.args = new Vector<String>();
 120                 this.properties = null;
 121                 schedBegin = new Sem(0);
 122                 schedEnd = new Sem(0);
 123         }
 124
 125
 126         /**
 127          * Constructs a new process from the name of a host and his name. The method
 128          * function of the process doesn't have argument.
 129          *
 130          * @param hostname              The name of the host of the process to create.
 131          * @param name                  The name of the process.
 132          *
 133          * @exception                   HostNotFoundException  if no host with this name exists.
 134          *
 135          *
 136          */
 137         public Process(String hostname, String name) throws HostNotFoundException {
 138                 this(Host.getByName(hostname), name, null);
 139         }
 140         /**
 141          * Constructs a new process from the name of a host and his name. The arguments
 142          * of the method function of the process are specified by the parameter args.
 143          *
 144          * @param hostname              The name of the host of the process to create.
 145          * @param name                  The name of the process.
 146          * @param args                  The arguments of the main function of the process.
 147          *
 148          * @exception                   HostNotFoundException  if no host with this name exists.
 149      *                      NativeException
 150      * @throws NativeException
 151          *
 152          */
 153         public Process(String hostname, String name, String args[]) throws HostNotFoundException, NativeException {
 154                 this(Host.getByName(hostname), name, args);
 155         }
 156         /**
 157          * Constructs a new process from a host and his name. The method function of the
 158          * process doesn't have argument.
 159          *
 160          * @param host                  The host of the process to create.
 161          * @param name                  The name of the process.
 162          *
 163          */
 164         public Process(Host host, String name) {
 165                 this(host, name, null);
 166         }
 167         /**
 168          * Constructs a new process from a host and his name, the arguments of here method function are
 169          * specified by the parameter args.
 170          *
 171          * @param host                  The host of the process to create.
 172          * @param name                  The name of the process.
 173          * @param args                  The arguments of main method of the process.
 174          *
 175          */
 176         public Process(Host host, String name, String[]args) {
 177                 /* This is the constructor called by all others */
 178                 this();
 179
 180                 if (name == null)
 181                         throw new NullPointerException("Process name cannot be NULL");
 182                 this.name = name;
 183
 184                 this.args = new Vector<String>();
 185                 if (null != args)
 186                         this.args.addAll(Arrays.asList(args));
 187
 188                 MsgNative.processCreate(this, host);
 189
 190         }
 191
 192
 193         /**
 194          * This method kills all running process of the simulation.
 195          *
 196          * @param resetPID              Should we reset the PID numbers. A negative number means no reset
 197          *                                              and a positive number will be used to set the PID of the next newly
 198          *                                              created process.
 199          *
 200          * @return                              The function returns the PID of the next created process.
 201          *
 202          */
 203         public static int killAll(int resetPID) {
 204                 return MsgNative.processKillAll(resetPID);
 205         }
 206
 207         /**
 208          * This method sets a flag to indicate that this thread must be killed. End user must use static method kill
 209          *
 210          * @return
 211          *
 212          */
 213         public void nativeStop()
 214         {
 215         nativeStop = true;
 216         }
 217         /**
 218          * getter for the flag that indicates that this thread must be killed
 219          *
 220          * @return
 221          *
 222          */
 223         public boolean getNativeStop()
 224         {
 225                 return nativeStop;
 226         }
 227
 228         /**
 229          * This method kill a process.
 230          * @param process  the process to be killed.
 231          *
 232          */
 233         public void kill() {
 234                  nativeStop();
 235                  Msg.info("Process " + msgName() + " will be killed.");
 236
 237         }
 238
 239         /**
 240          * Suspends the process by suspending the task on which it was
 241          * waiting for the completion.
 242          *
 243          */
 244         public void pause() {
 245                 MsgNative.processSuspend(this);
 246         }
 247         /**
 248          * Resumes a suspended process by resuming the task on which it was
 249          * waiting for the completion.
 250          *
 251          *
 252          */
 253         public void restart()  {
 254                 MsgNative.processResume(this);
 255         }
 256         /**
 257          * Tests if a process is suspended.
 258          *
 259          * @return                              The method returns true if the process is suspended.
 260          *                                              Otherwise the method returns false.
 261          */
 262         public boolean isSuspended() {
 263                 return MsgNative.processIsSuspended(this);
 264         }
 265         /**
 266          * Returns the host of a process.
 267          *
 268          * @return                              The host instance of the process.
 269          *
 270          *
 271          */
 272         public Host getHost() {
 273                 if (this.host == null) {
 274                         this.host = MsgNative.processGetHost(this);
 275                 }
 276                 return this.host;
 277         }
 278         /**
 279          * This static method gets a process from a PID.
 280          *
 281          * @param PID                   The process identifier of the process to get.
 282          *
 283          * @return                              The process with the specified PID.
 284          *
 285          * @exception                   NativeException on error in the native SimGrid code
 286          */
 287         public static Process fromPID(int PID) throws NativeException {
 288                 return MsgNative.processFromPID(PID);
 289         }
 290         /**
 291          * This method returns the PID of the process.
 292          *
 293          * @return                              The PID of the process.
 294          *
 295          */
 296         public int getPID()  {
 297                 if (pid == -1) {
 298                         pid = MsgNative.processGetPID(this);
 299                 }
 300                 return pid;
 301         }
 302         /**
 303          * This method returns the PID of the parent of a process.
 304          *
 305          * @return                              The PID of the parent of the process.
 306          *
 307          */
 308         public int getPPID()  {
 309                 if (ppid == -1) {
 310                         ppid = MsgNative.processGetPPID(this);
 311                 }
 312                 return ppid;
 313         }
 314         /**
 315          * This static method returns the currently running process.
 316          *
 317          * @return                              The current process.
 318          *
 319          */
 320         public static Process currentProcess()  {
 321                 return MsgNative.processSelf();
 322         }
 323         /**
 324          * Migrates a process to another host.
 325          *
 326          * @param process               The process to migrate.
 327          * @param host                  The host where to migrate the process.
 328          *
 329          */
 330         public static void migrate(Process process, Host host)  {
 331                 MsgNative.processMigrate(process, host);
 332                 process.host = null;
 333         }
 334         /**
 335          * Makes the current process sleep until time seconds have elapsed.
 336          *
 337          * @param seconds               The time the current process must sleep.
 338          *
 339          * @exception                   HostFailureException on error in the native SimGrid code
 340          */
 341         public static void waitFor(double seconds) throws HostFailureException {
 342                 MsgNative.processWaitFor(seconds);
 343         }
 344     /**
 345      *
 346      */
 347     public void showArgs() {
 348                 Msg.info("[" + this.name + "/" + this.getHost().getName() + "] argc=" +
 349                                 this.args.size());
 350                 for (int i = 0; i < this.args.size(); i++)
 351                         Msg.info("[" + this.msgName() + "/" + this.getHost().getName() +
 352                                         "] args[" + i + "]=" + (String) (this.args.get(i)));
 353         }
 354     /**
 355      * Let the simulated process sleep for the given amount of millisecond in the simulated world.
 356      *
 357      *  You don't want to use sleep instead, because it would freeze your simulation
 358      *  run without any impact on the simulated world.
 359      * @param millis
 360      */
 361     public native void simulatedSleep(double seconds);
 362
 363         /**
 364          * This method runs the process. Il calls the method function that you must overwrite.
 365          */
 366         public void run() {
 367
 368                 String[]args = null;      /* do not fill it before the signal or this.args will be empty */
 369
 370                 //waitSignal(); /* wait for other people to fill the process in */
 371
 372
 373                 try {
 374                         schedBegin.acquire();
 375                 } catch(InterruptedException e) {
 376                 }
 377
 378                 try {
 379                         args = new String[this.args.size()];
 380                         if (this.args.size() > 0) {
 381                                 this.args.toArray(args);
 382                         }
 383
 384                         this.main(args);
 385                         MsgNative.processExit(this);
 386                         schedEnd.release();
 387                 } catch(MsgException e) {
 388                         e.printStackTrace();
 389                         Msg.info("Unexpected behavior. Stopping now");
 390                         System.exit(1);
 391                 }
 392                  catch(ProcessKilled pk) {
 393                         if (nativeStop) {
 394                                 try {
 395                                         MsgNative.processExit(this);
 396                                 } catch (ProcessKilled pk2) {
 397                                         /* Ignore that other exception that *will* occur all the time.
 398                                          * This is because the C mechanic gives the control to the now-killed process
 399                                          * so that it does some garbage collecting on its own. When it does so here,
 400                                          * the Java thread checks when starting if it's supposed to be killed (to inform
 401                                          * the C world). To avoid the infinite loop or anything similar, we ignore that
 402                                          * exception now. This should be ok since we ignore only a very specific exception
 403                                          * class and not a generic (such as any RuntimeException).
 404                                          */
 405                                         System.err.println(currentThread().getName()+": I ignore that other exception");
 406                                 }
 407                         Msg.info(" Process " + ((Process) Thread.currentThread()).msgName() + " has been killed.");
 408                         schedEnd.release();
 409                         }
 410                         else {
 411                         pk.printStackTrace();
 412                         Msg.info("Unexpected behavior. Stopping now");
 413                         System.exit(1);
 414                         }
 415                 }
 416         }
 417
 418         /**
 419          * The main function of the process (to implement).
 420      *
 421      * @param args
 422      * @throws MsgException
 423      */
 424         public abstract void main(String[]args) throws MsgException;
 425
 426
 427     /** @brief Gives the control from the given user thread back to the maestro
 428      *
 429      * schedule() and unschedule() are the basis of interactions between the user threads
 430      * (executing the user code), and the maestro thread (executing the platform models to decide
 431      * which user thread should get executed when. Once it decided which user thread should be run
 432      * (because the blocking action it were blocked onto are terminated in the simulated world), the
 433      * maestro passes the control to this uthread by calling uthread.schedule() in the maestro thread
 434      * (check its code for the simple semaphore-based synchronization schema).
 435      *
 436      * The uthread executes (while the maestro is blocked), until it starts another blocking
 437      * action, such as a communication or so. In that case, uthread.unschedule() gets called from
 438      * the user thread.
 439      *
 440      * As other complications, these methods are called directly by the C through a JNI upcall in
 441      * response to the JNI downcalls done by the Java code. For example, you have this (simplified)
 442      * execution path:
 443      *   - a process calls the Task.send() method in java
 444      *   - this calls Java_org_simgrid_msg_MsgNative_taskSend() in C through JNI
 445      *   - this ends up calling jprocess_unschedule(), still in C
 446      *   - this calls the java method "org/simgrid/msg/Process/unschedule()V" through JNI
 447      *   - that is to say, the unschedule() method that you are reading the documentation of.
 448      *
 449      * To understand all this, you must keep in mind that there is no difference between the C thread
 450      * describing a process, and the Java thread doing the same. Most of the time, they are system
 451      * threads from the kernel anyway. In the other case (such as when using green java threads when
 452      * the OS does not provide any thread feature), I'm unsure of what happens: it's a very long time
 453      * that I didn't see any such OS.
 454      *
 455      * The synchronization itself is implemented using simple semaphores in Java, as you can see by
 456      * checking the code of these functions (and run() above). That's super simple, and thus welcome
 457      * given the global complexity of the synchronization architecture: getting C and Java cooperate
 458      * with regard to thread handling in a portable manner is very uneasy. A simple and straightforward
 459      * implementation of each synchronization point is precious.
 460      *
 461      * But this kinda limits the system scalability. It may reveal difficult to simulate dozens of
 462      * thousands of processes this way, both for memory limitations and for hard limits pushed by the
 463      * system on the amount of threads and semaphores (we have 2 semaphores per user process).
 464      *
 465      * At time of writing, the best source of information on how to simulate large systems within the
 466      * Java bindings of simgrid is here: http://tomp2p.net/dev/simgrid/
 467      *
 468      */
 469     public void unschedule() {
 470         /* this function is called from the user thread only */
 471                 try {
 472
 473                         /* unlock the maestro before going to sleep */
 474                         schedEnd.release();
 475                         /* Here, the user thread is locked, waiting for the semaphore, and maestro executes instead */
 476                         schedBegin.acquire();
 477                         /* now that the semaphore is acquired, it means that maestro gave us the control back */
 478
 479                         /* the user thread is starting again after giving the control to maestro.
 480                          * Let's check if we were asked to die in between */
 481                         if ( (Thread.currentThread() instanceof Process) &&((Process) Thread.currentThread()).getNativeStop()) {
 482                                 throw new ProcessKilled();
 483                         }
 484
 485                 } catch (InterruptedException e) {
 486                         /* ignore this exception because this is how we get killed on process.kill or end of simulation.
 487                          * I don't like hiding exceptions this way, but fail to see any other solution
 488                          */
 489                 }
 490
 491         }
 492
 493     /** @brief Gives the control from the maestro back to the given user thread
 494      *
 495      * Must be called from the maestro thread -- see unschedule() for details.
 496      *
 497      */
 498     public void schedule() {
 499                 try {
 500                         /* unlock the user thread before going to sleep */
 501                         schedBegin.release();
 502                         /* Here, maestro is locked, waiting for the schedEnd semaphore to get signaled by used thread, that executes instead */
 503                         schedEnd.acquire();
 504                         /* Maestro now has the control back and the user thread went to sleep gently */
 505
 506                 } catch(InterruptedException e) {
 507                         throw new RuntimeException("The impossible did happend once again: I got interrupted in schedEnd.acquire()",e);
 508                 }
 509         }
 510
 511         /** Send the given task in the mailbox associated with the specified alias  (waiting at most given time)
 512      * @param mailbox
 513      * @param task
 514      * @param timeout
 515      * @throws TimeoutException
 516          * @throws HostFailureException
 517          * @throws TransferFailureException */
 518         public void taskSend(String mailbox, Task task, double timeout) throws TransferFailureException, HostFailureException, TimeoutException {
 519                 MsgNative.taskSend(mailbox, task, timeout);
 520         }
 521
 522         /** Send the given task in the mailbox associated with the specified alias
 523      * @param mailbox
 524      * @param task
 525      * @throws TimeoutException
 526          * @throws HostFailureException
 527          * @throws TransferFailureException */
 528         public void taskSend(String mailbox, Task task) throws  TransferFailureException, HostFailureException, TimeoutException {
 529                 MsgNative.taskSend(mailbox, task, -1);
 530         }
 531
 532     /** Receive a task on mailbox associated with the specified mailbox
 533      * @param mailbox
 534      * @return
 535      * @throws TransferFailureException
 536      * @throws HostFailureException
 537      * @throws TimeoutException
 538      */
 539         public Task taskReceive(String mailbox) throws TransferFailureException, HostFailureException, TimeoutException {
 540                 return MsgNative.taskReceive(mailbox, -1.0, null);
 541         }
 542
 543     /** Receive a task on mailbox associated with the specified alias (waiting at most given time)
 544      * @param mailbox
 545      * @param timeout
 546      * @return
 547      * @throws TransferFailureException
 548      * @throws HostFailureException
 549      * @throws TimeoutException
 550      */
 551         public Task taskReceive(String mailbox, double timeout) throws  TransferFailureException, HostFailureException, TimeoutException {
 552                 return MsgNative.taskReceive(mailbox, timeout, null);
 553         }
 554
 555     /** Receive a task on mailbox associated with the specified alias from given sender
 556      * @param mailbox
 557      * @param host
 558      * @param timeout
 559      * @return
 560      * @throws TransferFailureException
 561      * @throws HostFailureException
 562      * @throws TimeoutException
 563      */
 564         public Task taskReceive(String mailbox, double timeout, Host host) throws  TransferFailureException, HostFailureException, TimeoutException {
 565                 return MsgNative.taskReceive(mailbox, timeout, host);
 566         }
 567
 568     /** Receive a task on mailbox associated with the specified alias from given sender
 569      * @param mailbox
 570      * @param host
 571      * @return
 572      * @throws TransferFailureException
 573      * @throws HostFailureException
 574      * @throws TimeoutException
 575      */
 576         public Task taskReceive(String mailbox, Host host) throws  TransferFailureException, HostFailureException, TimeoutException {
 577                 return MsgNative.taskReceive(mailbox, -1.0, host);
 578         }
 579 }