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[simgrid.git] / src / simix / smx_network.c
1 /* Copyright (c) 2009, 2010. The SimGrid Team.
2  * All rights reserved.                                                     */
3
4 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
5  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
6
7 #include "private.h"
8 #include "xbt/log.h"
9 #include "mc/mc.h"
10 #include "xbt/dict.h"
11
12 /* Pimple to get an histogram of message sizes in the simulation */
13 xbt_dict_t msg_sizes = NULL;
14
15 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(simix_network, simix,
16                                 "Logging specific to SIMIX (network)");
17
18 /******************************************************************************/
19 /*                           Rendez-Vous Points                               */
20 /******************************************************************************/ 
21
22 /**
23  *  \brief Creates a new rendez-vous point
24  *  \param name The name of the rendez-vous point
25  *  \return The created rendez-vous point
26  */
27 smx_rdv_t SIMIX_rdv_create(const char *name)
28 {
29   smx_rdv_t rdv = xbt_new0(s_smx_rvpoint_t, 1);
30   rdv->name = name ? xbt_strdup(name) : NULL;
31   rdv->read = SIMIX_mutex_init();
32   rdv->write = SIMIX_mutex_init();
33   rdv->comm_fifo = xbt_fifo_new();
34
35   return rdv;
36 }
37
38 /**
39  *  \brief Destroy a rendez-vous point
40  *  \param name The rendez-vous point to destroy
41  */
42 void SIMIX_rdv_destroy(smx_rdv_t rdv)
43 {
44   if(rdv->name)
45     xbt_free(rdv->name);
46   SIMIX_mutex_destroy(rdv->read);
47   SIMIX_mutex_destroy(rdv->write);
48   xbt_fifo_free(rdv->comm_fifo);
49   xbt_free(rdv);
50 }
51
52 /**
53  *  \brief Push a communication request into a rendez-vous point
54  *  \param rdv The rendez-vous point
55  *  \param comm The communication request
56  */
57 static XBT_INLINE void SIMIX_rdv_push(smx_rdv_t rdv, smx_comm_t comm)
58 {
59   xbt_fifo_push(rdv->comm_fifo, comm);
60   comm->rdv = rdv;
61 }
62
63 /**
64  *  \brief Remove a communication request from a rendez-vous point
65  *  \param rdv The rendez-vous point
66  *  \param comm The communication request
67  */
68 static XBT_INLINE void SIMIX_rdv_remove(smx_rdv_t rdv, smx_comm_t comm)
69 {
70   xbt_fifo_remove(rdv->comm_fifo, comm);
71   comm->rdv = NULL;
72 }
73   
74 /**
75  *  \brief Checks if there is a communication request queued in a rendez-vous matching our needs
76  *  \param type The type of communication we are looking for (comm_send, comm_recv)
77  *  \return The communication request if found, NULL otherwise.
78  */
79 smx_comm_t SIMIX_rdv_get_request(smx_rdv_t rdv, smx_comm_type_t type) {
80   smx_comm_t comm = (smx_comm_t)xbt_fifo_get_item_content(
81                                   xbt_fifo_get_first_item(rdv->comm_fifo));
82
83   if(comm && comm->type == type){
84     DEBUG0("Communication request found!");
85     xbt_fifo_shift(rdv->comm_fifo);
86     SIMIX_communication_use(comm);
87     comm->rdv = NULL;
88     return comm;
89   }
90
91   DEBUG0("Communication request not found");
92   return NULL;
93 }
94
95 /**
96  *  \brief counts the number of communication requests of a given host pending
97  *         on a rendez-vous point
98  *  \param rdv The rendez-vous point
99  *  \param host The host to be counted
100  *  \return The number of comm request pending in the rdv
101  */
102 int 
103 SIMIX_rdv_get_count_waiting_comm(smx_rdv_t rdv, smx_host_t host)
104 {
105   smx_comm_t comm = NULL;
106   xbt_fifo_item_t item = NULL;
107   int count = 0;
108
109   xbt_fifo_foreach(rdv->comm_fifo, item, comm, smx_comm_t) {
110     if (comm->src_proc->smx_host == host)
111       count++;
112   }
113
114   return count;
115 }
116
117 /**
118  *  \brief returns the communication at the head of the rendez-vous
119  *  \param rdv The rendez-vous point
120  *  \return The communication or NULL if empty
121  */
122 XBT_INLINE smx_comm_t SIMIX_rdv_get_head(smx_rdv_t rdv)
123 {
124   return (smx_comm_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(rdv->comm_fifo));
125 }
126
127 /** @brief adds some API-related data to the rendez-vous point */
128 XBT_INLINE void SIMIX_rdv_set_data(smx_rdv_t rdv,void *data) {
129   rdv->data=data;
130 }
131 /** @brief gets API-related data from the rendez-vous point */
132 XBT_INLINE void *SIMIX_rdv_get_data(smx_rdv_t rdv) {
133   return rdv->data;
134 }
135
136 /******************************************************************************/
137 /*                           Communication Requests                           */
138 /******************************************************************************/ 
139
140 /**
141  *  \brief Creates a new communication request
142  *  \param type The type of communication (comm_send, comm_recv)
143  *  \return The new communication request
144  */  
145 smx_comm_t SIMIX_communication_new(smx_comm_type_t type)
146 {
147   /* alloc structures */
148   smx_comm_t comm = xbt_new0(s_smx_comm_t, 1);
149   comm->type = type;
150   comm->sem = SIMIX_sem_init(0);
151   comm->refcount = 1;
152   
153   return comm;
154 }
155
156 /**
157  *  \brief Destroy a communication request
158  *  \param comm The request to be destroyed
159  */
160 void SIMIX_communication_destroy(smx_comm_t comm)
161 {
162   comm->refcount--;
163   if(comm->refcount > 0)
164     return;
165
166   if(comm->sem){
167     SIMIX_sem_destroy(comm->sem);
168     comm->sem = NULL;
169   }
170   
171   if(comm->act){
172     SIMIX_action_destroy(comm->act);
173     comm->act = NULL;
174   }
175
176   if(comm->src_timeout){
177     SIMIX_action_destroy(comm->src_timeout);
178     comm->src_timeout = NULL;
179   }
180
181   if(comm->dst_timeout){
182       SIMIX_action_destroy(comm->dst_timeout);
183       comm->dst_timeout = NULL;
184     }
185
186   xbt_free(comm);
187 }
188
189 /**
190  *  \brief Increase the number of users of the communication.
191  *  \param comm The communication request
192  *  Each communication request can be used by more than one process, so it is
193  *  necessary to know number of them at destroy time, to avoid freeing stuff that
194  *  maybe is in use by others.
195  *  \
196  */
197 static XBT_INLINE void SIMIX_communication_use(smx_comm_t comm)
198 {
199   comm->refcount++;
200 }
201
202 /**
203  *  \brief Start the simulation of a communication request
204  *  \param comm The communication request
205  */
206 static XBT_INLINE void SIMIX_communication_start(smx_comm_t comm)
207 {
208   /* If both the sender and the receiver are already there, start the communication */
209   if(comm->src_proc && comm->dst_proc){
210     DEBUG1("Starting communication %p", comm);
211     comm->act = SIMIX_action_communicate(comm->src_proc->smx_host, 
212                                          comm->dst_proc->smx_host, NULL, 
213                                          comm->task_size, comm->rate);
214 #ifdef HAVE_TRACING
215     TRACE_smx_action_communicate (comm->act, comm->src_proc);
216 #endif
217
218     /* If any of the process is suspend, create the action but stop its execution,
219        it will be restarted when the sender process resume */
220     if(SIMIX_process_is_suspended(comm->src_proc) || 
221        SIMIX_process_is_suspended(comm->dst_proc)) {
222       SIMIX_action_suspend(comm->act);
223     }
224     
225     /* Add the communication as user data of the action */
226     comm->act->data = comm;
227
228     /* The semaphore will only get signaled once, but since the first unlocked guy will
229      * release_forever() the semaphore, that will unlock the second (and any other)
230      * communication partner */
231     SIMIX_register_action_to_semaphore(comm->act, comm->sem);
232   }
233 }
234
235 /**
236  * \brief Performs error checking and cleanup
237  * \param comm The communication
238  */
239 static XBT_INLINE void SIMIX_communication_cleanup(smx_comm_t comm)
240 {
241   DEBUG1("Checking errors and cleaning communication %p", comm);
242
243   /* Make sure that everyone sleeping on that semaphore is awake, and that nobody will ever block on it */
244   SIMIX_sem_release_forever(comm->sem);
245   
246   /* Check for errors other than timeouts */
247   if (!SIMIX_host_get_state(SIMIX_host_self())){
248     if(comm->rdv)
249       SIMIX_rdv_remove(comm->rdv, comm);
250     SIMIX_communication_destroy(comm);
251     THROW0(host_error, 0, "Host failed");
252   } else if (SIMIX_action_get_state(comm->act) == SURF_ACTION_FAILED){
253     SIMIX_communication_destroy(comm);
254     THROW0(network_error, 0, "Link failure");
255   } else if (!SIMIX_host_get_state(SIMIX_process_get_host(comm->dst_proc)) ||
256       !SIMIX_host_get_state(SIMIX_process_get_host(comm->src_proc))) {
257     /* We test both src&dst because we dunno who we are today, and we already tested myself above.
258      *    So, at the end, we test the remote peer only
259      * Moreover, we have to test it because if the remote peer fails, the action comm->act is not done nor failed.
260      *    In that case, we got awaken by the little endless actions created in the SIMIX_sem_acquire(comm->sem)
261      *    at the beginning of this function. */
262     SIMIX_communication_destroy(comm);
263     THROW0(network_error, 0, "Remote peer failed");
264
265   }
266   /* Copy network data */
267   SIMIX_network_copy_data(comm);  
268
269   SIMIX_communication_destroy(comm);
270 }
271
272 /**
273  *  \brief Waits for communication completion
274  *  \param comm The communication
275  *  \param timeout The max amount of time to wait for the communication to finish
276  *
277  *  Throws:
278  *   - host_error if local peer failed
279  *   - timeout_error if communication reached the timeout specified (either because of local peer or remote peer)
280  *   - network_error if network failed or remote peer failed
281  */
282 static XBT_INLINE void SIMIX_communication_wait_for_completion(smx_comm_t comm, double timeout)
283 {
284   smx_action_t act_sleep = NULL;
285   int src_timeout = 0;
286   int dst_timeout = 0;
287
288   DEBUG1("Waiting for the completion of communication %p", comm);
289   
290   if (timeout >= 0) {
291     act_sleep = SIMIX_action_sleep(SIMIX_host_self(), timeout);
292                 if(SIMIX_process_self()==comm->src_proc)
293                         comm->src_timeout = act_sleep;
294                 else
295                         comm->dst_timeout = act_sleep;
296     SIMIX_action_set_name(act_sleep,bprintf("Timeout for comm %p and wait on semaphore %p (max_duration:%f)", comm, comm->sem,timeout));
297     SIMIX_register_action_to_semaphore(act_sleep, comm->sem);
298     SIMIX_process_self()->waiting_action = act_sleep;
299     SIMIX_sem_block_onto(comm->sem);
300     SIMIX_process_self()->waiting_action = NULL;
301     SIMIX_unregister_action_to_semaphore(act_sleep, comm->sem);
302   } else {
303     SIMIX_sem_acquire(comm->sem);
304   }
305
306   /* Check for timeouts */
307   if ((src_timeout = ((comm->src_timeout) && (SIMIX_action_get_state(comm->src_timeout) == SURF_ACTION_DONE))) ||
308       (dst_timeout = ((comm->dst_timeout) && (SIMIX_action_get_state(comm->dst_timeout) == SURF_ACTION_DONE))) ) {
309                         /* Somebody did a timeout! */
310     if (src_timeout) DEBUG1("Communication timeout from the src! %p", comm);
311     if (dst_timeout) DEBUG1("Communication timeout from the dst! %p", comm);
312
313     if(comm->act && SIMIX_action_get_state(comm->act) == SURF_ACTION_RUNNING)
314       SIMIX_communication_cancel(comm);
315     else if (comm->rdv)
316       SIMIX_rdv_remove(comm->rdv, comm);
317
318     /* Make sure that everyone sleeping on that semaphore is awake, and that nobody will ever block on it */
319     SIMIX_sem_release_forever(comm->sem);
320     SIMIX_communication_destroy(comm);
321
322     THROW1(timeout_error, 0, "Communication timeouted because of %s",src_timeout?"the source":"the destination");
323   }
324
325   DEBUG1("Communication %p complete!", comm);
326   SIMIX_communication_cleanup(comm);
327 }
328
329 /**
330  *  \brief Cancels a communication
331  *  \brief comm The communication to cancel
332  */
333 XBT_INLINE void SIMIX_communication_cancel(smx_comm_t comm)
334 {
335   if (comm->act)
336     SIMIX_action_cancel(comm->act);
337 }
338
339 /**
340  *  \brief get the amount remaining from the communication
341  *  \param comm The communication
342  */
343 XBT_INLINE double SIMIX_communication_get_remains(smx_comm_t comm)
344 {
345   return SIMIX_action_get_remains(comm->act);
346 }  
347
348 /******************************************************************************/
349 /*                    SIMIX_network_copy_data callbacks                       */
350 /******************************************************************************/
351 static void (*SIMIX_network_copy_data_callback)(smx_comm_t, size_t) = &SIMIX_network_copy_pointer_callback;
352
353 void SIMIX_network_set_copy_data_callback(void (*callback)(smx_comm_t, size_t)) {
354   SIMIX_network_copy_data_callback = callback;
355 }
356
357 void SIMIX_network_copy_pointer_callback(smx_comm_t comm, size_t buff_size) {
358   xbt_assert1((buff_size == sizeof(void*)), "Cannot copy %zu bytes: must be sizeof(void*)",buff_size);
359   *(void**)(comm->dst_buff) = comm->src_buff;
360 }
361
362 void SIMIX_network_copy_buffer_callback(smx_comm_t comm, size_t buff_size) {
363   memcpy(comm->dst_buff, comm->src_buff, buff_size);
364 }
365
366 /**
367  *  \brief Copy the communication data from the sender's buffer to the receiver's one
368  *  \param comm The communication
369  */
370 void SIMIX_network_copy_data(smx_comm_t comm)
371 {
372   size_t buff_size = comm->src_buff_size;
373   uintptr_t casted_size = 0;
374   uintptr_t amount = 0;
375   /* If there is no data to be copy then return */
376   if(!comm->src_buff || !comm->dst_buff || comm->copied == 1)
377     return;
378
379   DEBUG6("Copying comm %p data from %s (%p) -> %s (%p) (%zu bytes)",
380       comm,
381       comm->src_proc->smx_host->name, comm->src_buff,
382       comm->dst_proc->smx_host->name, comm->dst_buff,
383       buff_size);
384
385   /* Copy at most dst_buff_size bytes of the message to receiver's buffer */
386   if (comm->dst_buff_size)
387     buff_size = MIN(buff_size,*(comm->dst_buff_size));
388   
389   /* Update the receiver's buffer size to the copied amount */
390   if (comm->dst_buff_size)
391     *comm->dst_buff_size = buff_size;
392
393   if(buff_size == 0)
394     return;
395   (*SIMIX_network_copy_data_callback)(comm, buff_size);
396
397   /* Set the copied flag so we copy data only once */
398   /* (this function might be called from both communication ends)*/
399   comm->copied = 1;
400   
401   /* pimple to display the message sizes */
402   {
403     if (msg_sizes == NULL)
404       msg_sizes = xbt_dict_new();
405     casted_size = comm->task_size;
406     amount = xbt_dicti_get(msg_sizes, casted_size);
407     amount++;
408
409     xbt_dicti_set(msg_sizes,casted_size, amount);
410   }
411 }
412 #include "xbt.h"
413 /* pimple to display the message sizes */
414 void SIMIX_message_sizes_output(const char *filename) {
415   uintptr_t key = 0;
416   uintptr_t data = 0;
417   xbt_dict_cursor_t cursor;
418   FILE * out = NULL;
419   out = fopen(filename,"w");
420   xbt_assert1(out,"Cannot open file %s",filename);
421
422   xbt_dict_foreach(msg_sizes,cursor,key,data) {
423     fprintf(out,"%zu %zu\n",key,data);
424   }
425   fclose(out);
426 }
427
428 /**
429  *  \brief Return the user data associated to the communication
430  *  \param comm The communication
431  *  \return the user data
432  */
433 XBT_INLINE void *SIMIX_communication_get_data(smx_comm_t comm)
434 {
435   return comm->data;
436 }
437
438 /******************************************************************************/
439 /*                        Synchronous Communication                           */
440 /******************************************************************************/
441 /**
442  *  \brief Put a send communication request in a rendez-vous point and waits for
443  *         its completion (blocking)
444  *  \param rdv The rendez-vous point
445  *  \param task_size The size of the communication action (for surf simulation)
446  *  \param rate The rate of the communication action (for surf)
447  *  \param timeout The timeout used for the waiting the completion 
448  *  \param src_buff The source buffer containing the message to be sent
449  *  \param src_buff_size The size of the source buffer
450  *  \param comm_ref The communication object used for the send  (useful if someone else wants to cancel this communication afterward)
451  *  \param data User data associated to the communication object
452  *  Throws:
453  *   - host_error if peer failed
454  *   - timeout_error if communication reached the timeout specified
455  *   - network_error if network failed or peer issued a timeout
456  */
457 XBT_INLINE void SIMIX_network_send(smx_rdv_t rdv, double task_size, double rate,
458                         double timeout, void *src_buff, size_t src_buff_size,
459                         smx_comm_t *comm_ref, void *data)
460 {
461   *comm_ref = SIMIX_network_isend(rdv,task_size,rate,src_buff,src_buff_size,data);
462   SIMIX_network_wait(*comm_ref,timeout);
463 }
464
465 /**
466  *  \brief Put a receive communication request in a rendez-vous point and waits
467  *         for its completion (blocking)
468  *  \param rdv The rendez-vous point
469  *  \param timeout The timeout used for the waiting the completion 
470  *  \param dst_buff The destination buffer to copy the received message
471  *  \param src_buff_size The size of the destination buffer
472  *  \param comm_ref The communication object used for the send (useful if someone else wants to cancel this communication afterward)
473  *  Throws:
474  *   - host_error if peer failed
475  *   - timeout_error if communication reached the timeout specified
476  *   - network_error if network failed or peer issued a timeout
477  */
478 XBT_INLINE void SIMIX_network_recv(smx_rdv_t rdv, double timeout, void *dst_buff,
479                         size_t *dst_buff_size, smx_comm_t *comm_ref)
480 {
481   *comm_ref = SIMIX_network_irecv(rdv,dst_buff,dst_buff_size);
482   SIMIX_network_wait(*comm_ref,timeout);
483 }
484
485 /******************************************************************************/
486 /*                        Asynchronous Communication                          */
487 /******************************************************************************/
488 smx_comm_t SIMIX_network_isend(smx_rdv_t rdv, double task_size, double rate,
489     void *src_buff, size_t src_buff_size, void *data)
490 {
491   smx_comm_t comm;
492
493   /*If running in model-checking mode then intercept the communication action*/
494         #ifdef HAVE_MC
495           if (_surf_do_model_check)
496                 MC_trans_intercept_isend(rdv);
497         #endif
498   /* Look for communication request matching our needs.
499      If it is not found then create it and push it into the rendez-vous point */
500   comm = SIMIX_rdv_get_request(rdv, comm_recv);
501
502   if(!comm){
503     comm = SIMIX_communication_new(comm_send);
504     SIMIX_rdv_push(rdv, comm);
505   }
506
507   /* Setup the communication request */
508   comm->src_proc = SIMIX_process_self();
509   comm->task_size = task_size;
510   comm->rate = rate;
511   comm->src_buff = src_buff;
512   comm->src_buff_size = src_buff_size;
513   comm->data = data;
514   
515   SIMIX_communication_start(comm);
516   return comm;
517 }
518
519 smx_comm_t SIMIX_network_irecv(smx_rdv_t rdv, void *dst_buff, size_t *dst_buff_size)
520 {
521   smx_comm_t comm;
522
523   /*If running in model-checking mode then intercept the communication action*/
524 #ifdef HAVE_MC
525   if (_surf_do_model_check)
526     MC_trans_intercept_irecv(rdv);
527 #endif
528   /* Look for communication request matching our needs.
529    * If it is not found then create it and push it into the rendez-vous point
530    */
531   comm = SIMIX_rdv_get_request(rdv, comm_send);
532
533   if(!comm){
534     comm = SIMIX_communication_new(comm_recv);
535     SIMIX_rdv_push(rdv, comm);
536   }
537
538   /* Setup communication request */
539   comm->dst_proc = SIMIX_process_self();
540   comm->dst_buff = dst_buff;
541   comm->dst_buff_size = dst_buff_size;
542  
543   SIMIX_communication_start(comm);
544   return comm;
545 }
546
547 /** @brief blocks until the communication terminates or the timeout occurs */
548 XBT_INLINE void SIMIX_network_wait(smx_comm_t comm, double timeout)
549 {
550   /*If running in model-checking mode then intercept the communication action*/
551 #ifdef HAVE_MC
552   if (_surf_do_model_check)
553     MC_trans_intercept_wait(comm);
554 #endif
555   /* Wait for communication completion */
556   SIMIX_communication_wait_for_completion(comm, timeout);
557 }
558
559 /** @Returns whether the (asynchronous) communication is done yet or not */
560 XBT_INLINE int SIMIX_network_test(smx_comm_t comm)
561 {
562   /*If running in model-checking mode then intercept the communication action*/
563 #ifdef HAVE_MC
564   if (_surf_do_model_check)
565     MC_trans_intercept_test(comm);
566 #endif
567
568   /* Copy data if the communication is done */
569   if(comm->sem && !SIMIX_sem_would_block(comm->sem)){
570     /* Copy network data */
571     SIMIX_network_copy_data(comm);
572     return TRUE;
573   }
574   return FALSE;
575 }
576
577 /** @brief wait for the completion of any communication of a set
578  *
579  *  @Returns the rank in the dynar of communication which finished; destroy it after identifying which one it is
580  */
581 unsigned int SIMIX_network_waitany(xbt_dynar_t comms)
582 {
583   xbt_dynar_t sems = xbt_dynar_new(sizeof(smx_sem_t),NULL);
584   unsigned int cursor, found_comm=-1;
585   smx_comm_t comm,comm_finished=NULL;
586
587   /*If running in model-checking mode then intercept the communication action*/
588 #ifdef HAVE_MC
589   if (_surf_do_model_check)
590     MC_trans_intercept_waitany(comms);
591 #endif
592   xbt_dynar_foreach(comms,cursor,comm)
593     xbt_dynar_push(sems,&(comm->sem));
594
595   DEBUG1("Waiting for the completion of communication set %p", comms);
596
597   found_comm = SIMIX_sem_acquire_any(sems);
598   xbt_dynar_free_container(&sems);
599   xbt_assert0(found_comm!=-1,"Cannot find which communication finished");
600   xbt_dynar_get_cpy(comms,found_comm,&comm_finished);
601
602   /* Check for errors and cleanup the comm */
603   SIMIX_communication_cleanup(comm_finished);
604   return found_comm;
605 }