Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
a089020e60deeaa5a15930997ad4666731409d57
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / Actor.hpp
1 /* Copyright (c) 2006-2019. 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 #ifndef SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
7 #define SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP
8
9 #include <functional>
10 #include <map> // deprecated wrappers
11 #include <simgrid/chrono.hpp>
12 #include <unordered_map>
13 #include <xbt/Extendable.hpp>
14 #include <xbt/functional.hpp>
15 #include <xbt/signal.hpp>
16 #include <xbt/string.hpp>
17
18 namespace simgrid {
19 namespace s4u {
20
21 /**
22  *
23  * An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
24  *
25  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
26  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
27  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
28  * schedule these activities.
29  *
30  * An actor is located on a (simulated) host, but it can interact
31  * with the whole simulated platform.
32  *
33  * The s4u::Actor API is strongly inspired from the C++11 threads.
34  * The <a href="http://en.cppreference.com/w/cpp/thread">documentation
35  * of this standard</a> may help to understand the philosophy of the S4U
36  * Actors.
37  *
38  * @section s4u_actor_def Defining the skeleton of an Actor
39  *
40  * As in the <a href="http://en.cppreference.com/w/cpp/thread">C++11
41  * standard</a>, you can declare the code of your actor either as a
42  * pure function or as an object. It is very simple with functions:
43  *
44  * @code{.cpp}
45  * #include <simgrid/s4u/actor.hpp>
46  *
47  * // Declare the code of your worker
48  * void worker() {
49  *   printf("Hello s4u");
50  *   simgrid::s4u::this_actor::execute(5*1024*1024); // Get the worker executing a task of 5 MFlops
51  * };
52  *
53  * // From your main or from another actor, create your actor on the host Jupiter
54  * // The following line actually creates a new actor, even if there is no "new".
55  * Actor("Alice", simgrid::s4u::Host::by_name("Jupiter"), worker);
56  * @endcode
57  *
58  * But some people prefer to encapsulate their actors in classes and
59  * objects to save the actor state in a cleanly dedicated location.
60  * The syntax is slightly more complicated, but not much.
61  *
62  * @code{.cpp}
63  * #include <simgrid/s4u/actor.hpp>
64  *
65  * // Declare the class representing your actors
66  * class Worker {
67  * public:
68  *   void operator()() { // Two pairs of () because this defines the method called ()
69  *     printf("Hello s4u");
70  *     simgrid::s4u::this_actor::execute(5*1024*1024); // Get the worker executing a task of 5 MFlops
71  *   }
72  * };
73  *
74  * // From your main or from another actor, create your actor. Note the () after Worker
75  * Actor("Bob", simgrid::s4u::Host::by_name("Jupiter"), Worker());
76  * @endcode
77  *
78  * @section s4u_actor_flesh Fleshing your actor
79  *
80  * The body of your actor can use the functions of the
81  * simgrid::s4u::this_actor namespace to interact with the world.
82  * This namespace contains the methods to start new activities
83  * (executions, communications, etc), and to get informations about
84  * the currently running thread (its location, etc).
85  *
86  * Please refer to the @link simgrid::s4u::this_actor full API @endlink.
87  *
88  *
89  * @section s4u_actor_deploy Using a deployment file
90  *
91  * @warning This is currently not working with S4U. Sorry about that.
92  *
93  * The best practice is to use an external deployment file as
94  * follows, because it makes it easier to test your application in
95  * differing settings. Load this file with
96  * s4u::Engine::loadDeployment() before the simulation starts.
97  * Refer to the @ref deployment section for more information.
98  *
99  * @code{.xml}
100  * <?xml version='1.0'?>
101  * <!DOCTYPE platform SYSTEM "https://simgrid.org/simgrid.dtd">
102  * <platform version="4.1">
103  *
104  *   <!-- Start an actor called 'master' on the host called 'Tremblay' -->
105  *   <actor host="Tremblay" function="master">
106  *      <!-- Here come the parameter that you want to feed to this instance of master -->
107  *      <argument value="20"/>        <!-- argv[1] -->
108  *      <argument value="50000000"/>  <!-- argv[2] -->
109  *      <argument value="1000000"/>   <!-- argv[3] -->
110  *      <argument value="5"/>         <!-- argv[4] -->
111  *   </actor>
112  *
113  *   <!-- Start an actor called 'worker' on the host called 'Jupiter' -->
114  *   <actor host="Jupiter" function="worker"/> <!-- Don't provide any parameter ->>
115  *
116  * </platform>
117  * @endcode
118  *
119  *  @{
120  */
121
122 /** @brief Simulation Agent */
123 class XBT_PUBLIC Actor : public xbt::Extendable<Actor> {
124   friend Exec;
125   friend Mailbox;
126   friend kernel::actor::ActorImpl;
127   friend kernel::activity::MailboxImpl;
128
129   kernel::actor::ActorImpl* const pimpl_;
130
131   explicit Actor(smx_actor_t pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
132
133 public:
134
135   // ***** No copy *****
136   Actor(Actor const&) = delete;
137   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
138
139   // ***** Reference count *****
140   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_add_ref(Actor * actor);
141   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_release(Actor * actor);
142
143   // ***** Actor creation *****
144   /** Retrieve a reference to myself */
145   static ActorPtr self();
146
147   /** Signal to others that a new actor has been created **/
148   static xbt::signal<void(Actor&)> on_creation;
149   /** Signal to others that an actor has been suspended**/
150   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_suspend;
151   /** Signal to others that an actor has been resumed **/
152   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_resume;
153   /** Signal to others that an actor is sleeping **/
154   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_sleep;
155   /** Signal to others that an actor wakes up for a sleep **/
156   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_wake_up;
157   /** Signal to others that an actor is going to migrated to another host**/
158   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_start;
159   /** Signal to others that an actor is has been migrated to another host **/
160   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_end;
161   /** Signal indicating that an actor is about to disappear.
162    *  This signal is fired for any dying actor, which is mostly useful when designing plugins and extensions. If you
163    *  want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
164   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_destruction;
165
166   /** Create an actor from a std::function<void()>
167    *
168    *  If the actor is restarted, the actor has a fresh copy of the function.
169    */
170   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::function<void()>& code);
171   static ActorPtr init(const std::string& name, s4u::Host* host);
172   ActorPtr start(const std::function<void()>& code);
173
174   /** Create an actor from a std::function
175    *
176    *  If the actor is restarted, the actor has a fresh copy of the function.
177    */
178   template <class F> static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code)
179   {
180     return create(name, host, std::function<void()>(std::move(code)));
181   }
182
183   /** Create an actor using a callable thing and its arguments.
184    *
185    * Note that the arguments will be copied, so move-only parameters are forbidden */
186   template <class F, class... Args,
187             // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
188             typename = typename std::result_of<F(Args...)>::type>
189   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code, Args... args)
190   {
191     return create(name, host, std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
192   }
193
194   // Create actor from function name:
195   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::string& function,
196                          std::vector<std::string> args);
197
198   // ***** Methods *****
199   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
200   void daemonize();
201
202   /** Returns whether or not this actor has been daemonized or not **/
203   bool is_daemon() const;
204
205   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
206   const simgrid::xbt::string& get_name() const;
207   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
208   const char* get_cname() const;
209   /** Retrieves the host on which that actor is running */
210   Host* get_host() const;
211   /** Retrieves the actor ID of that actor */
212   aid_t get_pid() const;
213   /** Retrieves the actor ID of that actor's creator */
214   aid_t get_ppid() const;
215
216   /** Suspend an actor, that is blocked until resume()ed by another actor */
217   void suspend();
218
219   /** Resume an actor that was previously suspend()ed */
220   void resume();
221
222   /** Returns true if the actor is suspended. */
223   bool is_suspended();
224
225   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
226   void set_auto_restart(bool autorestart);
227
228   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
229    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
230    *
231    * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
232    * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
233    * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
234    *
235    * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
236    * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
237    * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
238    */
239   void on_exit(const std::function<void(bool /*failed*/)>& fun) const;
240
241   /** Sets the time at which that actor should be killed */
242   void set_kill_time(double time);
243   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
244   double get_kill_time();
245
246   /** @brief Moves the actor to another host
247    *
248    * If the actor is currently blocked on an execution activity, the activity is also
249    * migrated to the new host. If it's blocked on another kind of activity, an error is
250    * raised as the mandated code is not written yet. Please report that bug if you need it.
251    *
252    * Asynchronous activities started by the actor are not migrated automatically, so you have
253    * to take care of this yourself (only you knows which ones should be migrated).
254    */
255   void migrate(Host * new_host);
256
257   /** Ask the actor to die.
258    *
259    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
260    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
261    *
262    * SimGrid still have sometimes issues when you kill actors that are currently communicating and such.
263    * Still. Please report any bug that you may encounter with a minimal working example.
264    */
265   void kill();
266
267   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
268   static ActorPtr by_pid(aid_t pid);
269
270   /** Wait for the actor to finish.
271    *
272    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
273    * blocked until bob terminates.
274    */
275   void join();
276
277   /** Wait for the actor to finish, or for the timeout to elapse.
278    *
279    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
280    * blocked until bob terminates.
281    */
282   void join(double timeout);
283   Actor* restart();
284
285   /** Kill all actors (but the issuer). Being killed is not something that actors can delay or avoid. */
286   static void kill_all();
287
288   /** Returns the internal implementation of this actor */
289   kernel::actor::ActorImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
290
291   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
292   std::unordered_map<std::string, std::string>*
293   get_properties(); // FIXME: do not export the map, but only the keys or something
294   const char* get_property(const std::string& key);
295   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
296
297 #ifndef DOXYGEN
298   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v325("Please use Actor::on_exit(fun) instead") void on_exit(
299       const std::function<void(int, void*)>& fun, void* data);
300
301   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v325("Please use Actor::by_pid(pid).kill() instead") static void kill(aid_t pid);
302 #endif
303 };
304
305 /** @ingroup s4u_api
306  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
307 namespace this_actor {
308
309 XBT_PUBLIC bool is_maestro();
310
311 /** Block the current actor sleeping for that amount of seconds (may throw hostFailure) */
312 XBT_PUBLIC void sleep_for(double duration);
313 /** Block the current actor sleeping until the specified timestamp (may throw hostFailure) */
314 XBT_PUBLIC void sleep_until(double timeout);
315
316 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
317 {
318   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
319   this_actor::sleep_for(seconds.count());
320 }
321
322 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& timeout_time)
323 {
324   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(timeout_time);
325   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
326 }
327
328 /** Block the current actor, computing the given amount of flops */
329 XBT_PUBLIC void execute(double flop);
330
331 /** Block the current actor, computing the given amount of flops at the given priority.
332  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
333 XBT_PUBLIC void execute(double flop, double priority);
334
335 /**
336  * @example examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
337  */
338
339 /** Block the current actor until the built parallel execution terminates
340  *
341  * \rst
342  * .. _API_s4u_parallel_execute:
343  *
344  * **Example of use:** `examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
345  * <https://framagit.org/simgrid/simgrid/tree/master/examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp>`_
346  *
347  * Parallel executions convenient abstractions of parallel computational kernels that span over several machines,
348  * such as a PDGEM and the other ScaLAPACK routines. If you are interested in the effects of such parallel kernel
349  * on the platform (e.g. to schedule them wisely), there is no need to model them in all details of their internal
350  * execution and communications. It is much more convenient to model them as a single execution activity that spans
351  * over several hosts. This is exactly what s4u's Parallel Executions are.
352  *
353  * To build such an object, you need to provide a list of hosts that are involved in the parallel kernel (the
354  * actor's own host may or may not be in this list) and specify the amount of computations that should be done by
355  * each host, using a vector of flops amount. Then, you should specify the amount of data exchanged between each
356  * hosts during the parallel kernel. For that, a matrix of values is expected.
357  *
358  * It is OK to build a parallel execution without any computation and/or without any communication.
359  * Just pass an empty vector to the corresponding parameter.
360  *
361  * For example, if your list of hosts is ``[host0, host1]``, passing a vector ``[1000, 2000]`` as a `flops_amount`
362  * vector means that `host0` should compute 1000 flops while `host1` will compute 2000 flops. A matrix of
363  * communications' sizes of ``[0, 1, 2, 3]`` specifies the following data exchanges:
364  *
365  *   +-----------+-------+------+
366  *   |from \\ to | host0 | host1|
367  *   +===========+=======+======+
368  *   |host0      |   0   |  1   |
369  *   +-----------+-------+------+
370  *   |host1      |   2   |  3   |
371  *   +-----------+-------+------+
372  *
373  * - From host0 to host0: 0 bytes are exchanged
374  * - From host0 to host1: 1 byte is exchanged
375  * - From host1 to host0: 2 bytes are exchanged
376  * - From host1 to host1: 3 bytes are exchanged
377  *
378  * In a parallel execution, all parts (all executions on each hosts, all communications) progress exactly at the
379  * same pace, so they all terminate at the exact same pace. If one part is slow because of a slow resource or
380  * because of contention, this slows down the parallel execution as a whole.
381  *
382  * These objects are somewhat surprising from a modeling point of view. For example, the unit of their speed is
383  * somewhere between flop/sec and byte/sec. Arbitrary parallel executions will simply not work with the usual platform
384  * models, and you must :ref:`use the ptask_L07 host model <options_model_select>` for that. Note that you can mix
385  * regular executions and communications with parallel executions, provided that the host model is ptask_L07.
386  *
387  * \endrst
388  */
389 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
390                                  const std::vector<double>& bytes_amounts);
391
392 /** \rst
393  * Block the current actor until the built :ref:`parallel execution <API_s4u_parallel_execute>` completes, or until the
394  * timeout. \endrst
395  */
396 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
397                                  const std::vector<double>& bytes_amounts, double timeout);
398
399 #ifndef DOXYGEN
400 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v325("Please use std::vectors as parameters") XBT_PUBLIC
401     void parallel_execute(int host_nb, s4u::Host* const* host_list, const double* flops_amount,
402                           const double* bytes_amount);
403 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v325("Please use std::vectors as parameters") XBT_PUBLIC
404     void parallel_execute(int host_nb, s4u::Host* const* host_list, const double* flops_amount,
405                           const double* bytes_amount, double timeout);
406 #endif
407
408 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(double flops_amounts);
409 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
410                              const std::vector<double>& bytes_amounts);
411
412 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_async(double flops_amounts);
413
414 /** @brief Returns the actor ID of the current actor. */
415 XBT_PUBLIC aid_t get_pid();
416
417 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
418 XBT_PUBLIC aid_t get_ppid();
419
420 /** @brief Returns the name of the current actor. */
421 XBT_PUBLIC std::string get_name();
422 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
423 XBT_PUBLIC const char* get_cname();
424
425 /** @brief Returns the name of the host on which the curret actor is running. */
426 XBT_PUBLIC Host* get_host();
427
428 /** @brief Suspend the current actor, that is blocked until resume()ed by another actor. */
429 XBT_PUBLIC void suspend();
430
431 /** @brief Yield the current actor. */
432 XBT_PUBLIC void yield();
433
434 /** @brief Resume the current actor, that was suspend()ed previously. */
435 XBT_PUBLIC void resume();
436
437 /** @brief kill the current actor. */
438 XBT_PUBLIC void exit();
439
440 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions of the current actor.
441  *
442  * The on_exit functions are the functions executed when your actor is killed. You should use them to free the data used
443  * by your actor.
444  *
445  * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
446  * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
447  * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
448  *
449  * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
450  * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
451  * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
452  */
453
454 XBT_PUBLIC void on_exit(const std::function<void(bool)>& fun);
455
456 /** @brief Migrate the current actor to a new host. */
457 XBT_PUBLIC void migrate(Host* new_host);
458
459 /** @} */
460
461 #ifndef DOXYGEN
462 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v325("Please use std::function<void(bool)> for first parameter.") XBT_PUBLIC
463     void on_exit(const std::function<void(int, void*)>& fun, void* data);
464
465 /** @deprecated See this_actor::exit() */
466 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v324("Please use this_actor::exit()") XBT_PUBLIC void kill();
467 #endif
468 }
469
470
471 }} // namespace simgrid::s4u
472
473
474 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */