src/mc/api/State.cpp

   1 /* Copyright (c) 2008-2023. 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 #include "src/mc/api/State.hpp"
   7 #include "src/mc/api/strategy/BasicStrategy.hpp"
   8 #include "src/mc/api/strategy/WaitStrategy.hpp"
   9 #include "src/mc/explo/Exploration.hpp"
  10 #include "src/mc/mc_config.hpp"
  11
  12 #include <algorithm>
  13 #include <boost/range/algorithm.hpp>
  14
  15 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_state, mc, "Logging specific to MC states");
  16
  17 namespace simgrid::mc {
  18
  19 long State::expended_states_ = 0;
  20
  21 State::State(RemoteApp& remote_app) : num_(++expended_states_)
  22 {
  23   XBT_VERB("Creating a guide for the state");
  24   if (_sg_mc_strategy == "none")
  25     strategy_ = std::make_shared<BasicStrategy>();
  26   else if (_sg_mc_strategy == "nb_wait")
  27     strategy_ = std::make_shared<WaitStrategy>();
  28   else
  29     THROW_IMPOSSIBLE;
  30
  31   remote_app.get_actors_status(strategy_->actors_to_run_);
  32
  33 #if SIMGRID_HAVE_STATEFUL_MC
  34   /* Stateful model checking */
  35   if ((_sg_mc_checkpoint > 0 && (num_ % _sg_mc_checkpoint == 0)) || _sg_mc_termination)
  36     system_state_ = std::make_shared<simgrid::mc::Snapshot>(num_, remote_app.get_page_store(),
  37                                                             *remote_app.get_remote_process_memory());
  38 #endif
  39 }
  40
  41 State::State(RemoteApp& remote_app, std::shared_ptr<State> parent_state)
  42     : incoming_transition_(parent_state->get_transition_out()), num_(++expended_states_), parent_state_(parent_state)
  43 {
  44   if (_sg_mc_strategy == "none")
  45     strategy_ = std::make_shared<BasicStrategy>();
  46   else if (_sg_mc_strategy == "nb_wait")
  47     strategy_ = std::make_shared<WaitStrategy>();
  48   else
  49     THROW_IMPOSSIBLE;
  50   *strategy_ = *(parent_state->strategy_);
  51
  52   remote_app.get_actors_status(strategy_->actors_to_run_);
  53
  54 #if SIMGRID_HAVE_STATEFUL_MC /* Stateful model checking */
  55   if ((_sg_mc_checkpoint > 0 && (num_ % _sg_mc_checkpoint == 0)) || _sg_mc_termination)
  56     system_state_ = std::make_shared<simgrid::mc::Snapshot>(num_, remote_app.get_page_store(),
  57                                                             *remote_app.get_remote_process_memory());
  58 #endif
  59
  60   /* If we want sleep set reduction, copy the sleep set and eventually removes things from it */
  61   if (_sg_mc_sleep_set) {
  62     /* For each actor in the previous sleep set, keep it if it is not dependent with current transition.
  63      * And if we kept it and the actor is enabled in this state, mark the actor as already done, so that
  64      * it is not explored*/
  65     for (const auto& [aid, transition] : parent_state_->get_sleep_set()) {
  66       if (not incoming_transition_->depends(transition.get())) {
  67         sleep_set_.try_emplace(aid, transition);
  68         if (strategy_->actors_to_run_.count(aid) != 0) {
  69           XBT_DEBUG("Actor %ld will not be explored, for it is in the sleep set", aid);
  70           strategy_->actors_to_run_.at(aid).mark_done();
  71         }
  72       } else
  73         XBT_DEBUG("Transition >>%s<< removed from the sleep set because it was dependent with incoming >>%s<<",
  74                   transition->to_string().c_str(), incoming_transition_->to_string().c_str());
  75     }
  76   }
  77 }
  78
  79 std::size_t State::count_todo() const
  80 {
  81   return boost::range::count_if(this->strategy_->actors_to_run_, [](auto& pair) { return pair.second.is_todo(); });
  82 }
  83
  84 std::size_t State::count_todo_multiples() const
  85 {
  86   size_t count = 0;
  87   for (auto const& [_, actor] : strategy_->actors_to_run_)
  88     if (actor.is_todo())
  89       count += actor.get_times_not_considered();
  90
  91   return count;
  92 }
  93
  94 aid_t State::next_transition() const
  95 {
  96   XBT_DEBUG("Search for an actor to run. %zu actors to consider", strategy_->actors_to_run_.size());
  97   for (auto const& [aid, actor] : strategy_->actors_to_run_) {
  98     /* Only consider actors (1) marked as interleaving by the checker and (2) currently enabled in the application */
  99     if (not actor.is_todo() || not actor.is_enabled() || actor.is_done()) {
 100       if (not actor.is_todo())
 101         XBT_DEBUG("Can't run actor %ld because it is not todo", aid);
 102
 103       if (not actor.is_enabled())
 104         XBT_DEBUG("Can't run actor %ld because it is not enabled", aid);
 105
 106       if (actor.is_done())
 107         XBT_DEBUG("Can't run actor %ld because it has already been done", aid);
 108
 109       continue;
 110     }
 111
 112     return aid;
 113   }
 114   return -1;
 115 }
 116
 117 std::pair<aid_t, int> State::next_transition_guided() const
 118 {
 119   return strategy_->next_transition();
 120 }
 121
 122 aid_t State::next_odpor_transition() const
 123 {
 124   return wakeup_tree_.get_min_single_process_actor().value_or(-1);
 125 }
 126
 127 // This should be done in GuidedState, or at least interact with it
 128 std::shared_ptr<Transition> State::execute_next(aid_t next, RemoteApp& app)
 129 {
 130   // First, warn the guide, so it knows how to build a proper child state
 131   strategy_->execute_next(next, app);
 132
 133   // This actor is ready to be executed. Execution involves three phases:
 134
 135   // 1. Identify the appropriate ActorState to prepare for execution
 136   // when simcall_handle will be called on it
 137   auto& actor_state                        = strategy_->actors_to_run_.at(next);
 138   const unsigned times_considered          = actor_state.do_consider();
 139   const auto* expected_executed_transition = actor_state.get_transition(times_considered).get();
 140   xbt_assert(expected_executed_transition != nullptr,
 141              "Expected a transition with %u times considered to be noted in actor %ld", times_considered, next);
 142
 143   XBT_DEBUG("Let's run actor %ld (times_considered = %u)", next, times_considered);
 144
 145   // 2. Execute the actor according to the preparation above
 146   Transition::executed_transitions_++;
 147   auto* just_executed = app.handle_simcall(next, times_considered, true);
 148   xbt_assert(just_executed->type_ == expected_executed_transition->type_,
 149              "The transition that was just executed by actor %ld, viz:\n"
 150              "%s\n"
 151              "is not what was purportedly scheduled to execute, which was:\n"
 152              "%s\n",
 153              next, just_executed->to_string().c_str(), expected_executed_transition->to_string().c_str());
 154
 155   // 3. Update the state with the newest information. This means recording
 156   // both
 157   //  1. what action was last taken from this state (viz. `executed_transition`)
 158   //  2. what action actor `next` was able to take given `times_considered`
 159   // The latter update is important as *more* information is potentially available
 160   // about a transition AFTER it has executed.
 161   outgoing_transition_ = std::shared_ptr<Transition>(just_executed);
 162
 163   actor_state.set_transition(outgoing_transition_, times_considered);
 164   app.wait_for_requests();
 165
 166   return outgoing_transition_;
 167 }
 168
 169 std::unordered_set<aid_t> State::get_backtrack_set() const
 170 {
 171   std::unordered_set<aid_t> actors;
 172   for (const auto& [aid, state] : get_actors_list()) {
 173     if (state.is_todo() or state.is_done()) {
 174       actors.insert(aid);
 175     }
 176   }
 177   return actors;
 178 }
 179
 180 std::unordered_set<aid_t> State::get_sleeping_actors() const
 181 {
 182   std::unordered_set<aid_t> actors;
 183   for (const auto& [aid, _] : get_sleep_set()) {
 184     actors.insert(aid);
 185   }
 186   return actors;
 187 }
 188
 189 std::unordered_set<aid_t> State::get_enabled_actors() const
 190 {
 191   std::unordered_set<aid_t> actors;
 192   for (const auto& [aid, state] : get_actors_list()) {
 193     if (state.is_enabled()) {
 194       actors.insert(aid);
 195     }
 196   }
 197   return actors;
 198 }
 199
 200 void State::seed_wakeup_tree_if_needed(const odpor::Execution& prior)
 201 {
 202   // TODO: It would be better not to have such a flag.
 203   if (has_initialized_wakeup_tree) {
 204     return;
 205   }
 206   // TODO: Note that the next action taken by the actor may be updated
 207   // after it executes. But we will have already inserted it into the
 208   // tree and decided upon "happens-before" at that point for different
 209   // executions :(
 210   if (wakeup_tree_.empty()) {
 211     // Find an enabled transition to pick
 212     for (const auto& [_, actor] : get_actors_list()) {
 213       if (actor.is_enabled()) {
 214         // For each variant of the transition, we want
 215         // to insert the action into the tree. This ensures
 216         // that all variants are searched
 217         for (unsigned times = 0; times < actor.get_max_considered(); ++times) {
 218           wakeup_tree_.insert(prior, odpor::PartialExecution{actor.get_transition(times)});
 219         }
 220         break; // Only one actor gets inserted (see pseudocode)
 221       }
 222     }
 223   }
 224   has_initialized_wakeup_tree = true;
 225 }
 226
 227 void State::sprout_tree_from_parent_state()
 228 {
 229   xbt_assert(parent_state_ != nullptr, "Attempting to construct a wakeup tree for the root state "
 230                                        "(or what appears to be, rather for state without a parent defined)");
 231   const auto min_process_node = parent_state_->wakeup_tree_.get_min_single_process_node();
 232   xbt_assert(min_process_node.has_value(), "Attempting to construct a subtree for a substate from a "
 233                                            "parent with an empty wakeup tree. This indicates either that ODPOR "
 234                                            "actor selection in State.cpp is incorrect, or that the code "
 235                                            "deciding when to make subtrees in ODPOR is incorrect");
 236   xbt_assert((get_transition_in()->aid_ == min_process_node.value()->get_actor()) &&
 237                  (get_transition_in()->type_ == min_process_node.value()->get_action()->type_),
 238              "We tried to make a subtree from a parent state who claimed to have executed `%s` "
 239              "but whose wakeup tree indicates it should have executed `%s`. This indicates "
 240              "that exploration is not following ODPOR. Are you sure you're choosing actors "
 241              "to schedule from the wakeup tree?",
 242              get_transition_in()->to_string(false).c_str(),
 243              min_process_node.value()->get_action()->to_string(false).c_str());
 244   this->wakeup_tree_ = odpor::WakeupTree::make_subtree_rooted_at(min_process_node.value());
 245 }
 246
 247 void State::remove_subtree_using_current_out_transition()
 248 {
 249   if (auto out_transition = get_transition_out(); out_transition != nullptr) {
 250     if (const auto min_process_node = wakeup_tree_.get_min_single_process_node(); min_process_node.has_value()) {
 251       xbt_assert((out_transition->aid_ == min_process_node.value()->get_actor()) &&
 252                      (out_transition->type_ == min_process_node.value()->get_action()->type_),
 253                  "We tried to make a subtree from a parent state who claimed to have executed `%s` "
 254                  "but whose wakeup tree indicates it should have executed `%s`. This indicates "
 255                  "that exploration is not following ODPOR. Are you sure you're choosing actors "
 256                  "to schedule from the wakeup tree?",
 257                  out_transition->to_string(false).c_str(),
 258                  min_process_node.value()->get_action()->to_string(false).c_str());
 259     }
 260   }
 261   wakeup_tree_.remove_min_single_process_subtree();
 262 }
 263
 264 odpor::WakeupTree::InsertionResult State::insert_into_wakeup_tree(const odpor::PartialExecution& pe,
 265                                                                   const odpor::Execution& E)
 266 {
 267   return this->wakeup_tree_.insert(E, pe);
 268 }
 269
 270 void State::do_odpor_unwind()
 271 {
 272   if (auto out_transition = get_transition_out(); out_transition != nullptr) {
 273     remove_subtree_using_current_out_transition();
 274
 275     // Only when we've exhausted all variants of the transition which
 276     // can be chosen from this state do we finally add the actor to the
 277     // sleep set. This ensures that the current logic handling sleep sets
 278     // works with ODPOR in the way we intend it to work. There is not a
 279     // good way to perform transition equality in SimGrid; instead, we
 280     // effectively simply check for the presence of an actor in the sleep set.
 281     if (!get_actors_list().at(out_transition->aid_).has_more_to_consider())
 282       add_sleep_set(std::move(out_transition));
 283   }
 284 }
 285
 286 } // namespace simgrid::mc