src/simix/smx_context_raw.c

   1 /* context_raw - context switching with ucontextes from System V           */
   2
   3 /* Copyright (c) 2009, 2010. The SimGrid Team.
   4  * All rights reserved.                                                     */
   5
   6 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   8
   9 #include "simix/private.h"
  10 #include "xbt/parmap.h"
  11
  12
  13 #ifdef HAVE_VALGRIND_VALGRIND_H
  14 #  include <valgrind/valgrind.h>
  15 #endif                          /* HAVE_VALGRIND_VALGRIND_H */
  16
  17 typedef char * raw_stack_t;
  18 typedef void (*rawctx_entry_point_t)(void *);
  19
  20 typedef struct s_smx_ctx_raw {
  21   s_smx_ctx_base_t super;       /* Fields of super implementation */
  22   char *malloced_stack; /* malloced area containing the stack */
  23   raw_stack_t stack_top; /* pointer to stack top (within previous area) */
  24   raw_stack_t old_stack_top; /* to whom I should return the control */
  25 #ifdef HAVE_VALGRIND_VALGRIND_H
  26   unsigned int valgrind_stack_id;       /* the valgrind stack id */
  27 #endif
  28 #ifdef TIME_BENCH
  29   unsigned int thread;  /* Just for measuring purposes */
  30 #endif
  31 } s_smx_ctx_raw_t, *smx_ctx_raw_t;
  32
  33 smx_ctx_raw_t maestro_raw_context;
  34
  35 extern raw_stack_t raw_makecontext(char* malloced_stack, int stack_size,
  36                                    rawctx_entry_point_t entry_point, void* arg);
  37 extern void raw_swapcontext(raw_stack_t* old, raw_stack_t new);
  38
  39 #ifdef PROCESSOR_i686
  40 __asm__ (
  41    ".text\n"
  42    ".globl raw_makecontext\n"
  43    ".type raw_makecontext,@function\n"
  44    "raw_makecontext:\n"
  45    "   movl 4(%esp),%eax\n"   /* stack */
  46    "   addl 8(%esp),%eax\n"   /* size  */
  47    "   movl 12(%esp),%ecx\n"  /* func  */
  48    "   movl 16(%esp),%edx\n"  /* arg   */
  49    "   movl %edx, -4(%eax)\n"
  50    "   movl $0,   -8(%eax)\n" /* @return for func */
  51    "   movl %ecx,-12(%eax)\n"
  52    "   movl $0,  -16(%eax)\n" /* ebp */
  53    "   movl $0,  -20(%eax)\n" /* ebx */
  54    "   movl $0,  -24(%eax)\n" /* esi */
  55    "   movl $0,  -28(%eax)\n" /* edi */
  56    "   subl $28,%eax\n"
  57    "   retl\n"
  58 );
  59
  60 __asm__ (
  61    ".text\n"
  62    ".globl raw_swapcontext\n"
  63    ".type raw_swapcontext,@function\n"
  64    "raw_swapcontext:\n"
  65    "   movl 4(%esp),%eax\n" /* old */
  66    "   movl 8(%esp),%edx\n" /* new */
  67    "   pushl %ebp\n"
  68    "   pushl %ebx\n"
  69    "   pushl %esi\n"
  70    "   pushl %edi\n"
  71    "   movl %esp,(%eax)\n"
  72    "   movl %edx,%esp\n"
  73    "   popl %edi\n"
  74    "   popl %esi\n"
  75    "   popl %ebx\n"
  76    "   popl %ebp\n"
  77    "   retl\n"
  78 );
  79 #elif PROCESSOR_x86_64
  80 __asm__ (
  81    ".text\n"
  82    ".globl raw_makecontext\n"
  83    ".type raw_makecontext,@function\n"
  84    "raw_makecontext:\n" /* Calling convention sets the arguments in rdi, rsi, rdx and rcx, respectively */
  85    "   movq %rdi,%rax\n"      /* stack */
  86    "   addq %rsi,%rax\n"      /* size  */
  87    "   movq $0,   -8(%rax)\n" /* @return for func */
  88    "   movq %rdx,-16(%rax)\n" /* func */
  89    "   movq %rcx,-24(%rax)\n" /* arg/rdi */
  90    "   movq $0,  -32(%rax)\n" /* rsi */
  91    "   movq $0,  -40(%rax)\n" /* rdx */
  92    "   movq $0,  -48(%rax)\n" /* rcx */
  93    "   movq $0,  -56(%rax)\n" /* r8  */
  94    "   movq $0,  -64(%rax)\n" /* r9  */
  95    "   movq $0,  -72(%rax)\n" /* rbp */
  96    "   movq $0,  -80(%rax)\n" /* rbx */
  97    "   movq $0,  -88(%rax)\n" /* r12 */
  98    "   movq $0,  -96(%rax)\n" /* r13 */
  99    "   movq $0, -104(%rax)\n" /* r14 */
 100    "   movq $0, -112(%rax)\n" /* r15 */
 101    "   subq $112,%rax\n"
 102    "   retq\n"
 103 );
 104
 105 __asm__ (
 106    ".text\n"
 107    ".globl raw_swapcontext\n"
 108    ".type raw_swapcontext,@function\n"
 109    "raw_swapcontext:\n" /* Calling convention sets the arguments in rdi and rsi, respectively */
 110    "   pushq %rdi\n"
 111    "   pushq %rsi\n"
 112    "   pushq %rdx\n"
 113    "   pushq %rcx\n"
 114    "   pushq %r8\n"
 115    "   pushq %r9\n"
 116    "   pushq %rbp\n"
 117    "   pushq %rbx\n"
 118    "   pushq %r12\n"
 119    "   pushq %r13\n"
 120    "   pushq %r14\n"
 121    "   pushq %r15\n"
 122    "   movq %rsp,(%rdi)\n" /* old */
 123    "   movq %rsi,%rsp\n" /* new */
 124    "   popq %r15\n"
 125    "   popq %r14\n"
 126    "   popq %r13\n"
 127    "   popq %r12\n"
 128    "   popq %rbx\n"
 129    "   popq %rbp\n"
 130    "   popq %r9\n"
 131    "   popq %r8\n"
 132    "   popq %rcx\n"
 133    "   popq %rdx\n"
 134    "   popq %rsi\n"
 135    "   popq %rdi\n"
 136    "   retq\n"
 137 );
 138 #else
 139 raw_stack_t raw_makecontext(char* malloced_stack, int stack_size,
 140                             rawctx_entry_point_t entry_point, void* arg) {
 141    THROW_UNIMPLEMENTED;
 142 }
 143
 144 void raw_swapcontext(raw_stack_t* old, raw_stack_t new) {
 145    THROW_UNIMPLEMENTED;
 146 }
 147
 148 #endif
 149
 150 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(simix_context);
 151
 152 #ifdef CONTEXT_THREADS
 153 static xbt_parmap_t parmap;
 154 #endif
 155
 156 static smx_context_factory_t raw_factory;
 157
 158 #ifdef TIME_BENCH
 159 #include "xbt/xbt_os_time.h"
 160 #define NUM_THREADS 4
 161 static xbt_os_timer_t timer;
 162 static double time_thread_sr[NUM_THREADS];
 163 static double time_thread_ssr[NUM_THREADS];
 164 static double time_wasted_sr = 0;
 165 static double time_wasted_ssr = 0;
 166 static unsigned int sr_count = 0;
 167 static unsigned int ssr_count = 0;
 168 static char new_sr = 0;
 169 #endif
 170
 171 static void smx_ctx_raw_wrapper(smx_ctx_raw_t context);
 172
 173 static int smx_ctx_raw_factory_finalize(smx_context_factory_t *factory)
 174 {
 175 #ifdef TIME_BENCH
 176   XBT_CRITICAL("Total wasted time in %u SR: %lf", sr_count, time_wasted_sr);
 177   XBT_CRITICAL("Total wasted time in %u SSR: %lf", ssr_count, time_wasted_ssr);
 178 #endif
 179
 180 #ifdef CONTEXT_THREADS
 181   if(parmap)
 182       xbt_parmap_destroy(parmap);
 183 #endif
 184   return smx_ctx_base_factory_finalize(factory);
 185 }
 186
 187
 188 static smx_context_t
 189 smx_ctx_raw_create_context(xbt_main_func_t code, int argc, char **argv,
 190     void_pfn_smxprocess_t cleanup_func,
 191     void *data)
 192 {
 193
 194   smx_ctx_raw_t context =
 195       (smx_ctx_raw_t) smx_ctx_base_factory_create_context_sized(
 196           sizeof(s_smx_ctx_raw_t),
 197           code,
 198           argc,
 199           argv,
 200           cleanup_func,
 201           data);
 202
 203   /* If the user provided a function for the process then use it
 204      otherwise is the context for maestro */
 205      if (code) {
 206        context->malloced_stack = xbt_malloc0(smx_context_stack_size);
 207        context->stack_top =
 208            raw_makecontext(context->malloced_stack, smx_context_stack_size,
 209                (void(*)(void*))smx_ctx_raw_wrapper,context);
 210
 211 #ifdef HAVE_VALGRIND_VALGRIND_H
 212        context->valgrind_stack_id =
 213            VALGRIND_STACK_REGISTER(context->malloced_stack,
 214                context->malloced_stack + smx_context_stack_size);
 215 #endif                          /* HAVE_VALGRIND_VALGRIND_H */
 216
 217      }else{
 218        maestro_raw_context = context;
 219      }
 220
 221      return (smx_context_t) context;
 222 }
 223
 224 static void smx_ctx_raw_free(smx_context_t context)
 225 {
 226
 227   if (context) {
 228
 229 #ifdef HAVE_VALGRIND_VALGRIND_H
 230     VALGRIND_STACK_DEREGISTER(((smx_ctx_raw_t)
 231         context)->valgrind_stack_id);
 232 #endif                          /* HAVE_VALGRIND_VALGRIND_H */
 233
 234     free(((smx_ctx_raw_t)context)->malloced_stack);
 235   }
 236   smx_ctx_base_free(context);
 237 }
 238
 239 static void smx_ctx_raw_suspend(smx_context_t context)
 240 {
 241   smx_current_context = (smx_context_t)maestro_raw_context;
 242   raw_swapcontext(
 243       &((smx_ctx_raw_t) context)->stack_top,
 244       ((smx_ctx_raw_t) context)->old_stack_top);
 245 }
 246
 247 static void smx_ctx_raw_stop(smx_context_t context)
 248 {
 249   smx_ctx_base_stop(context);
 250   smx_ctx_raw_suspend(context);
 251 }
 252
 253 static void smx_ctx_raw_wrapper(smx_ctx_raw_t context)
 254 {
 255   (context->super.code) (context->super.argc, context->super.argv);
 256
 257   smx_ctx_raw_stop((smx_context_t) context);
 258 }
 259
 260 static void smx_ctx_raw_resume(smx_process_t process)
 261 {
 262   smx_ctx_raw_t context = (smx_ctx_raw_t)process->context;
 263   smx_current_context = (smx_context_t)context;
 264   raw_swapcontext(
 265       &((smx_ctx_raw_t) context)->old_stack_top,
 266       ((smx_ctx_raw_t) context)->stack_top);
 267 }
 268
 269 #ifdef TIME_BENCH
 270 static void smx_ctx_raw_runall_serial(xbt_dynar_t processes)
 271 {
 272   smx_process_t process;
 273   unsigned int cursor;
 274
 275   double elapsed = 0;
 276   double tmax = 0;
 277   unsigned long num_proc = xbt_dynar_length(processes);
 278   unsigned int t=0;
 279   unsigned int data_size = (num_proc / NUM_THREADS) + ((num_proc % NUM_THREADS) ? 1 : 0);
 280
 281   ssr_count++;
 282   time_thread_ssr[0] = 0;
 283   xbt_dynar_foreach(processes, cursor, process) {
 284     XBT_DEBUG("Schedule item %u of %lu",cursor,xbt_dynar_length(processes));
 285     if(cursor >= t * data_size + data_size){
 286       if(time_thread_ssr[t] > tmax)
 287         tmax = time_thread_ssr[t];
 288       t++;
 289       time_thread_ssr[t] = 0;
 290     }
 291
 292     if(new_sr){
 293       ((smx_ctx_raw_t)process->context)->thread = t;
 294       time_thread_sr[t] = 0;
 295     }
 296
 297     xbt_os_timer_start(timer);
 298     smx_ctx_raw_resume(process);
 299     xbt_os_timer_stop(timer);
 300     elapsed = xbt_os_timer_elapsed(timer);
 301     time_thread_ssr[t] += elapsed;
 302     time_thread_sr[((smx_ctx_raw_t)process->context)->thread] += elapsed;
 303   }
 304
 305   if(new_sr)
 306     new_sr = FALSE;
 307
 308   if(time_thread_ssr[t] > tmax)
 309     tmax = time_thread_ssr[t];
 310
 311   for(cursor=0; cursor <= t; cursor++){
 312     XBT_VERB("Time SSR thread %u = %lf (max %lf)", cursor, time_thread_ssr[cursor], tmax);
 313     time_wasted_ssr += tmax - time_thread_ssr[cursor];
 314   }
 315
 316   xbt_dynar_reset(processes);
 317 }
 318
 319 void smx_ctx_raw_new_sr(void);
 320 void smx_ctx_raw_new_sr(void)
 321 {
 322   int i;
 323   double tmax = 0;
 324   new_sr = TRUE;
 325   sr_count++;
 326   for(i=0; i < NUM_THREADS; i++){
 327     if(time_thread_sr[i] > tmax)
 328       tmax = time_thread_sr[i];
 329   }
 330
 331   for(i=0; i < NUM_THREADS; i++){
 332     XBT_VERB("Time SR thread %u = %lf (max %lf)", i, time_thread_sr[i], tmax);
 333     time_wasted_sr += tmax - time_thread_sr[i];
 334   }
 335
 336   XBT_VERB("New scheduling round");
 337 }
 338 #else
 339 static void smx_ctx_raw_runall_serial(xbt_dynar_t processes)
 340 {
 341   smx_process_t process;
 342   unsigned int cursor;
 343
 344   xbt_dynar_foreach(processes, cursor, process) {
 345     XBT_DEBUG("Schedule item %u of %lu",cursor,xbt_dynar_length(processes));
 346     smx_ctx_raw_resume(process);
 347   }
 348   xbt_dynar_reset(processes);
 349 }
 350 #endif
 351
 352 static void smx_ctx_raw_runall_parallel(xbt_dynar_t processes)
 353 {
 354 #ifdef CONTEXT_THREADS
 355   xbt_parmap_apply(parmap, (void_f_pvoid_t)smx_ctx_raw_resume, processes);
 356 #endif
 357   xbt_dynar_reset(processes);
 358 }
 359
 360 static smx_context_t smx_ctx_raw_self_parallel(void)
 361 {
 362   return smx_current_context;
 363 }
 364
 365 static int smx_ctx_raw_get_thread_id(){
 366   return (int)(unsigned long)xbt_os_thread_get_extra_data();
 367 }
 368
 369 static void smx_ctx_raw_runall(xbt_dynar_t processes)
 370 {
 371   if (xbt_dynar_length(processes) >= SIMIX_context_get_parallel_threshold()) {
 372     XBT_DEBUG("Runall // %lu", xbt_dynar_length(processes));
 373     raw_factory->self = smx_ctx_raw_self_parallel;
 374     raw_factory->get_thread_id = smx_ctx_raw_get_thread_id;
 375     smx_ctx_raw_runall_parallel(processes);
 376   } else {
 377     XBT_DEBUG("Runall serial %lu", xbt_dynar_length(processes));
 378     raw_factory->self = smx_ctx_base_self;
 379     raw_factory->get_thread_id = smx_ctx_base_get_thread_id;
 380     smx_ctx_raw_runall_serial(processes);
 381   }
 382 }
 383
 384 void SIMIX_ctx_raw_factory_init(smx_context_factory_t *factory)
 385 {
 386   XBT_VERB("Using raw contexts. Because the glibc is just not good enough for us.");
 387   smx_ctx_base_factory_init(factory);
 388
 389   (*factory)->finalize  = smx_ctx_raw_factory_finalize;
 390   (*factory)->create_context = smx_ctx_raw_create_context;
 391   /* Do not overload that method (*factory)->finalize */
 392   (*factory)->free = smx_ctx_raw_free;
 393   (*factory)->stop = smx_ctx_raw_stop;
 394   (*factory)->suspend = smx_ctx_raw_suspend;
 395   (*factory)->name = "smx_raw_context_factory";
 396
 397   if (SIMIX_context_is_parallel()) {
 398 #ifdef CONTEXT_THREADS
 399     parmap = xbt_parmap_new(SIMIX_context_get_nthreads());
 400 #endif
 401     if (SIMIX_context_get_parallel_threshold() > 1) {
 402       /* choose dynamically */
 403       (*factory)->runall = smx_ctx_raw_runall;
 404     }
 405     else {
 406       /* always parallel */
 407       (*factory)->self = smx_ctx_raw_self_parallel;
 408       (*factory)->get_thread_id = smx_ctx_raw_get_thread_id;
 409       (*factory)->runall = smx_ctx_raw_runall_parallel;
 410     }
 411   }
 412   else {
 413     /* always serial */
 414     (*factory)->self = smx_ctx_base_self;
 415     (*factory)->get_thread_id = smx_ctx_base_get_thread_id;
 416     (*factory)->runall = smx_ctx_raw_runall_serial;
 417   }
 418   raw_factory = *factory;
 419 #ifdef TIME_BENCH
 420   timer = xbt_os_timer_new();
 421 #endif
 422 }