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[simgrid.git] / src / mc / mc_dpor.c
1 /* Copyright (c) 2008 Martin Quinson, Cristian Rosa.
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
9 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_dpor, mc,
10                                 "Logging specific to MC DPOR exploration");
11
12 /**
13  *  \brief Initialize the DPOR exploration algorithm
14  */
15 void MC_dpor_init()
16 {
17   mc_state_t initial_state = NULL;
18   mc_transition_t trans = NULL;
19   xbt_setset_cursor_t cursor = NULL;
20   
21   /* Create the initial state and push it into the exploration stack */
22   MC_SET_RAW_MEM;
23   initial_state = MC_state_new();
24   xbt_fifo_unshift(mc_stack, initial_state);
25   MC_UNSET_RAW_MEM;
26
27   /* Schedule all the processes to detect the transitions of the initial state */
28   DEBUG0("**************************************************"); 
29   DEBUG0("Initial state");
30   MC_schedule_enabled_processes();
31
32   MC_SET_RAW_MEM;
33   xbt_setset_add(initial_state->enabled_transitions, initial_state->transitions);
34   xbt_setset_foreach(initial_state->enabled_transitions, cursor, trans){
35     if(trans->type == mc_wait
36        && (trans->comm->src_proc == NULL || trans->comm->dst_proc == NULL)){
37       xbt_setset_set_remove(initial_state->enabled_transitions, trans);
38     }
39   }
40
41   /* Fill the interleave set of the initial state with an enabled process */
42   trans = xbt_setset_set_choose(initial_state->enabled_transitions);  
43   if(trans)
44     xbt_setset_set_insert(initial_state->interleave, trans);
45   MC_UNSET_RAW_MEM;
46
47   /* Update Statistics */
48   mc_stats->state_size += xbt_setset_set_size(initial_state->enabled_transitions);
49 }
50
51
52 /**
53  *      \brief Perform the model-checking operation using a depth-first search exploration
54  *         with Dynamic Partial Order Reductions
55  */
56 void MC_dpor(void)
57 {
58   mc_transition_t trans = NULL;  
59   mc_state_t next_state = NULL;
60   xbt_setset_cursor_t cursor = NULL;
61   
62   while(xbt_fifo_size(mc_stack) > 0){
63   
64     DEBUG0("**************************************************");
65
66     /* FIXME: Think about what happen if there are no transitions but there are
67        some actions on the models. (ex. all the processes do a sleep(0) in a round). */
68
69     /* Get current state */
70     mc_current_state = (mc_state_t) xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack));
71    
72     /* If there are transitions to execute and the maximun depth has not been reached 
73        then perform one step of the exploration algorithm */
74     if(xbt_setset_set_size(mc_current_state->interleave) > 0 && xbt_fifo_size(mc_stack) < MAX_DEPTH){
75
76       DEBUG4("Exploration detph=%d (state=%p)(%d interleave) (%d enabled)", xbt_fifo_size(mc_stack),
77         mc_current_state, xbt_setset_set_size(mc_current_state->interleave),
78         xbt_setset_set_size(mc_current_state->enabled_transitions));
79
80       xbt_setset_foreach(mc_current_state->enabled_transitions, cursor, trans){
81         DEBUG1("\t %s", trans->name);
82       }
83       
84       /* Update statistics */
85       mc_stats->visited_states++;
86       mc_stats->executed_transitions++;
87       
88       /* Choose a transition to execute from the interleave set of the current
89          state, and create the data structures for the new expanded state in the
90          exploration stack. */
91       MC_SET_RAW_MEM;
92       trans = xbt_setset_set_choose(mc_current_state->interleave);
93       if(!trans->type == mc_random){
94         xbt_setset_set_remove(mc_current_state->interleave, trans);
95         /* Add the transition in the done set of the current state */
96         xbt_setset_set_insert(mc_current_state->done, trans);
97       }
98       
99       next_state = MC_state_new();
100       xbt_fifo_unshift(mc_stack, next_state);
101       
102       /* Set it as the executed transition of the current state */
103       mc_current_state->executed_transition = trans;
104       MC_UNSET_RAW_MEM;
105
106       /* Execute the selected transition by scheduling it's associated process.
107          Then schedule every process that got ready to run due to the execution
108          of the transition */
109       DEBUG1("Executing transition %s", trans->name);
110       SIMIX_process_schedule(trans->process);
111       MC_execute_surf_actions();        /* Do surf's related black magic */
112       MC_schedule_enabled_processes();
113
114       if(trans->type == mc_random && trans->current_value < trans->max ){
115         trans->current_value++;
116       }else{
117         trans->current_value = trans->min;
118         xbt_setset_set_remove(mc_current_state->interleave, trans);
119         xbt_setset_set_insert(mc_current_state->done, trans);
120       }
121       
122       /* Calculate the enabled transitions set of the next state:
123           -add the transition sets of the current state and the next state 
124           -remove the executed transition from that set
125           -remove all the transitions that are disabled (mc_wait only)
126           -use the resulting set as the enabled transitions of the next state */
127       MC_SET_RAW_MEM;
128       xbt_setset_add(next_state->transitions, mc_current_state->transitions);
129       xbt_setset_set_remove(next_state->transitions, trans);
130       xbt_setset_add(next_state->enabled_transitions, next_state->transitions);
131       xbt_setset_foreach(next_state->enabled_transitions, cursor, trans){
132         if(trans->type == mc_wait
133            && (trans->comm->src_proc == NULL || trans->comm->dst_proc == NULL)){
134           xbt_setset_set_remove(next_state->enabled_transitions, trans);
135         }
136       }
137
138       /* Choose one transition to interleave from the enabled transition set */      
139       trans = xbt_setset_set_choose(next_state->enabled_transitions);
140       if(trans)
141         xbt_setset_set_insert(next_state->interleave, trans);
142       MC_UNSET_RAW_MEM;
143
144       /* Update Statistics */
145       mc_stats->state_size += xbt_setset_set_size(next_state->enabled_transitions);
146
147       /* Let's loop again */
148       
149     /* The interleave set is empty or the maximum depth is reached, let's back-track */
150     }else{
151       DEBUG0("There are no more transitions to interleave.");
152
153   
154       /* Check for deadlocks */
155       xbt_setset_substract(mc_current_state->transitions, mc_current_state->done);
156       if(xbt_setset_set_size(mc_current_state->transitions) > 0){
157         INFO0("**************************");
158         INFO0("*** DEAD-LOCK DETECTED ***");
159         INFO0("**************************");
160         INFO0("Counter-example execution trace:");
161         MC_dump_stack(mc_stack);
162         MC_print_statistics(mc_stats);
163         xbt_abort();
164       }
165               
166       mc_transition_t q = NULL;
167       xbt_fifo_item_t item = NULL;
168       mc_state_t state = NULL;
169       
170       //MC_show_stack(mc_stack);
171       
172       /* Trash the current state, no longer needed */
173       MC_SET_RAW_MEM;
174       xbt_fifo_shift(mc_stack);
175       MC_state_delete(mc_current_state);
176       
177       /* Traverse the stack backwards until a state with a non empty interleave
178          set is found, deleting all the states that have it empty in the way.
179          For each deleted state, check if the transition that has generated it 
180          (from it's predecesor state), depends on any other previous transition 
181          executed before it. If it does then add it to the interleave set of the
182          state that executed that previous transition. */
183       while((mc_current_state = xbt_fifo_shift(mc_stack)) != NULL){
184         q = mc_current_state->executed_transition;
185         xbt_fifo_foreach(mc_stack, item, state, mc_state_t){
186           if(MC_transition_depend(q, state->executed_transition)){
187             DEBUG3("Dependence found at state %p (%p,%p)", state, state->executed_transition, q);
188             xbt_setset_foreach(state->enabled_transitions, cursor, trans){
189               if((trans->process == q->process) && !xbt_setset_set_belongs(state->done, trans)){
190                 DEBUG2("Unexplored interleaving found at state %p (%p)", state, trans);
191                 xbt_setset_set_insert(state->interleave, trans);
192                 break;
193               }
194             }
195             if(trans)
196               break;
197           }
198         }
199         if(xbt_setset_set_size(mc_current_state->interleave) > 0){
200           /* We found a back-tracking point, let's loop */
201           xbt_fifo_unshift(mc_stack, mc_current_state);
202           DEBUG1("Back-tracking to depth %d", xbt_fifo_size(mc_stack));
203           MC_replay(mc_stack);
204           MC_UNSET_RAW_MEM;
205           break;
206         }else{
207           MC_state_delete(mc_current_state);
208         }        
209       }
210     }
211   }
212   DEBUG0("We are done");
213   /* We are done, show the statistics and return */
214   MC_print_statistics(mc_stats);
215 }