src/mc/mc_liveness.c

   1 /* Copyright (c) 2011-2014. 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 <unistd.h>
   8 #include <sys/wait.h>
   9
  10 #include <xbt/dynar.h>
  11 #include <xbt/automaton.h>
  12
  13 #include "mc_request.h"
  14 #include "mc_liveness.h"
  15 #include "mc_private.h"
  16 #include "mc_record.h"
  17
  18 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_liveness, mc,
  19                                 "Logging specific to algorithms for liveness properties verification");
  20
  21 /********* Global variables *********/
  22
  23 xbt_dynar_t acceptance_pairs;
  24 xbt_parmap_t parmap;
  25
  26 /********* Static functions *********/
  27
  28 static xbt_dynar_t get_atomic_propositions_values()
  29 {
  30   int res;
  31   int_f_void_t f;
  32   unsigned int cursor = 0;
  33   xbt_automaton_propositional_symbol_t ps = NULL;
  34   xbt_dynar_t values = xbt_dynar_new(sizeof(int), NULL);
  35
  36   xbt_dynar_foreach(_mc_property_automaton->propositional_symbols, cursor, ps) {
  37     f = (int_f_void_t) ps->function;
  38     res = f();
  39     xbt_dynar_push_as(values, int, res);
  40   }
  41
  42   return values;
  43 }
  44
  45
  46 static mc_visited_pair_t is_reached_acceptance_pair(mc_pair_t pair){
  47
  48   int raw_mem_set = (mmalloc_get_current_heap() == mc_heap);
  49
  50   MC_SET_MC_HEAP;
  51
  52   mc_visited_pair_t new_pair = NULL;
  53   new_pair = MC_visited_pair_new(pair->num, pair->automaton_state, pair->atomic_propositions, pair->graph_state);
  54   new_pair->acceptance_pair = 1;
  55
  56   if (xbt_dynar_is_empty(acceptance_pairs)) {
  57
  58     xbt_dynar_push(acceptance_pairs, &new_pair);
  59
  60   } else {
  61
  62     int min = -1, max = -1, index;
  63     //int res;
  64     mc_visited_pair_t pair_test;
  65     int cursor;
  66
  67     index = get_search_interval(acceptance_pairs, new_pair, &min, &max);
  68
  69     if (min != -1 && max != -1) {       // Acceptance pair with same number of processes and same heap bytes used exists
  70
  71       // Parallell implementation
  72       /*res = xbt_parmap_mc_apply(parmap, snapshot_compare, xbt_dynar_get_ptr(acceptance_pairs, min), (max-min)+1, pair);
  73          if(res != -1){
  74          if(!raw_mem_set)
  75          MC_SET_STD_HEAP;
  76          return ((mc_pair_t)xbt_dynar_get_as(acceptance_pairs, (min+res)-1, mc_pair_t))->num;
  77          } */
  78
  79       cursor = min;
  80       if(pair->search_cycle == 1){
  81         while (cursor <= max) {
  82           pair_test = (mc_visited_pair_t) xbt_dynar_get_as(acceptance_pairs, cursor, mc_visited_pair_t);
  83           if (xbt_automaton_state_compare(pair_test->automaton_state, new_pair->automaton_state) == 0) {
  84             if (xbt_automaton_propositional_symbols_compare_value(pair_test->atomic_propositions, new_pair->atomic_propositions) == 0) {
  85               if (snapshot_compare(pair_test, new_pair) == 0) {
  86                 XBT_INFO("Pair %d already reached (equal to pair %d) !", new_pair->num, pair_test->num);
  87                 xbt_fifo_shift(mc_stack);
  88                 if (dot_output != NULL)
  89                   fprintf(dot_output, "\"%d\" -> \"%d\" [%s];\n", initial_global_state->prev_pair, pair_test->num, initial_global_state->prev_req);
  90
  91                 if (!raw_mem_set)
  92                   MC_SET_STD_HEAP;
  93
  94                 return NULL;
  95               }
  96             }
  97           }
  98           cursor++;
  99         }
 100       }
 101       xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, min, &new_pair);
 102     } else {
 103       pair_test = (mc_visited_pair_t) xbt_dynar_get_as(acceptance_pairs, index, mc_visited_pair_t);
 104       if (pair_test->nb_processes < new_pair->nb_processes) {
 105         xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, index + 1, &new_pair);
 106       } else {
 107         if (pair_test->heap_bytes_used < new_pair->heap_bytes_used)
 108           xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, index + 1, &new_pair);
 109         else
 110           xbt_dynar_insert_at(acceptance_pairs, index, &new_pair);
 111       }
 112     }
 113
 114   }
 115
 116   if (!raw_mem_set)
 117     MC_SET_STD_HEAP;
 118
 119   return new_pair;
 120
 121 }
 122
 123 static void remove_acceptance_pair(int pair_num) {
 124
 125   int raw_mem_set = (mmalloc_get_current_heap() == mc_heap);
 126
 127   MC_SET_MC_HEAP;
 128
 129   unsigned int cursor = 0;
 130   mc_visited_pair_t pair_test = NULL;
 131   int pair_found = 0;
 132
 133   xbt_dynar_foreach(acceptance_pairs, cursor, pair_test) {
 134     if (pair_test->num == pair_num) {
 135        pair_found = 1;
 136       break;
 137     }
 138   }
 139
 140   if(pair_found == 1) {
 141     xbt_dynar_remove_at(acceptance_pairs, cursor, &pair_test);
 142
 143     pair_test->acceptance_removed = 1;
 144
 145     if (_sg_mc_visited == 0 || pair_test->visited_removed == 1)
 146       MC_visited_pair_delete(pair_test);
 147
 148   }
 149
 150   if (!raw_mem_set)
 151     MC_SET_STD_HEAP;
 152 }
 153
 154
 155 static int MC_automaton_evaluate_label(xbt_automaton_exp_label_t l,
 156                                        xbt_dynar_t atomic_propositions_values)
 157 {
 158
 159   switch (l->type) {
 160   case 0:{
 161       int left_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.left_exp, atomic_propositions_values);
 162       int right_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.right_exp, atomic_propositions_values);
 163       return (left_res || right_res);
 164     }
 165   case 1:{
 166       int left_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.left_exp, atomic_propositions_values);
 167       int right_res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.or_and.right_exp, atomic_propositions_values);
 168       return (left_res && right_res);
 169     }
 170   case 2:{
 171       int res = MC_automaton_evaluate_label(l->u.exp_not, atomic_propositions_values);
 172       return (!res);
 173     }
 174   case 3:{
 175       unsigned int cursor = 0;
 176       xbt_automaton_propositional_symbol_t p = NULL;
 177       xbt_dynar_foreach(_mc_property_automaton->propositional_symbols, cursor, p) {
 178         if (strcmp(p->pred, l->u.predicat) == 0)
 179           return (int) xbt_dynar_get_as(atomic_propositions_values, cursor, int);
 180       }
 181       return -1;
 182     }
 183   case 4:{
 184       return 2;
 185     }
 186   default:
 187     return -1;
 188   }
 189 }
 190
 191 void MC_pre_modelcheck_liveness(void) {
 192
 193   initial_global_state->raw_mem_set = (mmalloc_get_current_heap() == mc_heap);
 194
 195   mc_pair_t initial_pair = NULL;
 196   smx_process_t process;
 197
 198   MC_wait_for_requests();
 199
 200   MC_SET_MC_HEAP;
 201
 202   acceptance_pairs = xbt_dynar_new(sizeof(mc_visited_pair_t), NULL);
 203   if(_sg_mc_visited > 0)
 204     visited_pairs = xbt_dynar_new(sizeof(mc_visited_pair_t), NULL);
 205
 206   initial_global_state->snapshot = MC_take_snapshot(0);
 207   initial_global_state->prev_pair = 0;
 208
 209   unsigned int cursor = 0;
 210   xbt_automaton_state_t automaton_state;
 211
 212   xbt_dynar_foreach(_mc_property_automaton->states, cursor, automaton_state) {
 213     if (automaton_state->type == -1) {  /* Initial automaton state */
 214
 215       initial_pair = MC_pair_new();
 216       initial_pair->automaton_state = automaton_state;
 217       initial_pair->graph_state = MC_state_new();
 218       initial_pair->atomic_propositions = get_atomic_propositions_values();
 219       initial_pair->depth = 1;
 220
 221       /* Get enabled processes and insert them in the interleave set of the graph_state */
 222       xbt_swag_foreach(process, simix_global->process_list) {
 223         if (MC_process_is_enabled(process)) {
 224           MC_state_interleave_process(initial_pair->graph_state, process);
 225         }
 226       }
 227
 228       initial_pair->requests = MC_state_interleave_size(initial_pair->graph_state);
 229       initial_pair->search_cycle = 0;
 230
 231       xbt_fifo_unshift(mc_stack, initial_pair);
 232     }
 233   }
 234
 235   MC_SET_STD_HEAP;
 236
 237   MC_modelcheck_liveness();
 238
 239   if (initial_global_state->raw_mem_set)
 240     MC_SET_MC_HEAP;
 241
 242
 243 }
 244
 245 void MC_modelcheck_liveness() {
 246
 247   smx_process_t process = NULL;
 248   mc_pair_t current_pair = NULL;
 249   int value, res, visited_num = -1;
 250   smx_simcall_t req = NULL;
 251   xbt_automaton_transition_t transition_succ = NULL;
 252   int cursor = 0;
 253   mc_pair_t next_pair = NULL;
 254   xbt_dynar_t prop_values = NULL;
 255   mc_visited_pair_t reached_pair = NULL;
 256
 257   while(xbt_fifo_size(mc_stack) > 0){
 258
 259     /* Get current pair */
 260     current_pair = (mc_pair_t) xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack));
 261
 262     /* Update current state in buchi automaton */
 263     _mc_property_automaton->current_state = current_pair->automaton_state;
 264
 265     XBT_DEBUG("********************* ( Depth = %d, search_cycle = %d, interleave size %d, pair_num %d)",
 266        current_pair->depth, current_pair->search_cycle,
 267        MC_state_interleave_size(current_pair->graph_state), current_pair->num);
 268
 269     if (current_pair->requests > 0) {
 270
 271       if (current_pair->automaton_state->type == 1 && current_pair->exploration_started == 0) {
 272         /* If new acceptance pair, return new pair */
 273         if ((reached_pair = is_reached_acceptance_pair(current_pair)) == NULL) {
 274           int counter_example_depth = current_pair->depth;
 275           XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
 276           XBT_INFO("|             ACCEPTANCE CYCLE            |");
 277           XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
 278           XBT_INFO("Counter-example that violates formula :");
 279           MC_show_stack_liveness(mc_stack);
 280           MC_dump_stack_liveness(mc_stack);
 281           MC_print_statistics(mc_stats);
 282           XBT_INFO("Counter-example depth : %d", counter_example_depth);
 283           xbt_abort();
 284         }
 285       }
 286
 287       /* Pair already visited ? stop the exploration on the current path */
 288       if ((current_pair->exploration_started == 0) && (visited_num = is_visited_pair(reached_pair, current_pair)) != -1) {
 289
 290         if (dot_output != NULL){
 291           MC_SET_MC_HEAP;
 292           fprintf(dot_output, "\"%d\" -> \"%d\" [%s];\n", initial_global_state->prev_pair, visited_num, initial_global_state->prev_req);
 293           fflush(dot_output);
 294           MC_SET_STD_HEAP;
 295         }
 296
 297         XBT_DEBUG("Pair already visited (equal to pair %d), exploration on the current path stopped.", visited_num);
 298         MC_SET_MC_HEAP;
 299         current_pair->requests = 0;
 300         MC_SET_STD_HEAP;
 301         goto backtracking;
 302
 303       }else{
 304
 305         req = MC_state_get_request(current_pair->graph_state, &value);
 306
 307          if (dot_output != NULL) {
 308            MC_SET_MC_HEAP;
 309            if (initial_global_state->prev_pair != 0 && initial_global_state->prev_pair != current_pair->num) {
 310              fprintf(dot_output, "\"%d\" -> \"%d\" [%s];\n", initial_global_state->prev_pair, current_pair->num, initial_global_state->prev_req);
 311              xbt_free(initial_global_state->prev_req);
 312            }
 313            initial_global_state->prev_pair = current_pair->num;
 314            initial_global_state->prev_req = MC_request_get_dot_output(req, value);
 315            if (current_pair->search_cycle)
 316              fprintf(dot_output, "%d [shape=doublecircle];\n", current_pair->num);
 317            fflush(dot_output);
 318            MC_SET_STD_HEAP;
 319          }
 320
 321          char* req_str = MC_request_to_string(req, value);
 322          XBT_DEBUG("Execute: %s", req_str);
 323          xbt_free(req_str);
 324
 325          /* Set request as executed */
 326          MC_state_set_executed_request(current_pair->graph_state, req, value);
 327
 328          /* Update mc_stats */
 329          mc_stats->executed_transitions++;
 330          if(current_pair->exploration_started == 0)
 331            mc_stats->visited_pairs++;
 332
 333          /* Answer the request */
 334          SIMIX_simcall_handle(req, value);
 335
 336          /* Wait for requests (schedules processes) */
 337          MC_wait_for_requests();
 338
 339          MC_SET_MC_HEAP;
 340
 341          current_pair->requests--;
 342          current_pair->exploration_started = 1;
 343
 344          /* Get values of atomic propositions (variables used in the property formula) */
 345          prop_values = get_atomic_propositions_values();
 346
 347          /* Evaluate enabled/true transitions in automaton according to atomic propositions values and create new pairs */
 348          cursor = xbt_dynar_length(current_pair->automaton_state->out) - 1;
 349          while (cursor >= 0) {
 350            transition_succ = (xbt_automaton_transition_t)xbt_dynar_get_as(current_pair->automaton_state->out, cursor, xbt_automaton_transition_t);
 351            res = MC_automaton_evaluate_label(transition_succ->label, prop_values);
 352            if (res == 1 || res == 2) { /* 1 = True transition (always enabled), 2 = enabled transition according to atomic prop values */
 353               next_pair = MC_pair_new();
 354               next_pair->graph_state = MC_state_new();
 355               next_pair->automaton_state = transition_succ->dst;
 356               next_pair->atomic_propositions = get_atomic_propositions_values();
 357               next_pair->depth = current_pair->depth + 1;
 358               /* Get enabled processes and insert them in the interleave set of the next graph_state */
 359               xbt_swag_foreach(process, simix_global->process_list) {
 360                 if (MC_process_is_enabled(process)) {
 361                   MC_state_interleave_process(next_pair->graph_state, process);
 362                 }
 363               }
 364
 365               next_pair->requests = MC_state_interleave_size(next_pair->graph_state);
 366
 367               /* FIXME : get search_cycle value for each acceptant state */
 368               if (next_pair->automaton_state->type == 1 || current_pair->search_cycle)
 369                 next_pair->search_cycle = 1;
 370
 371               /* Add new pair to the exploration stack */
 372               xbt_fifo_unshift(mc_stack, next_pair);
 373
 374            }
 375            cursor--;
 376          }
 377
 378          MC_SET_STD_HEAP;
 379
 380       } /* End of visited_pair test */
 381
 382     } else {
 383
 384     backtracking:
 385       if(visited_num == -1)
 386         XBT_DEBUG("No more request to execute. Looking for backtracking point.");
 387
 388       MC_SET_MC_HEAP;
 389
 390       xbt_dynar_free(&prop_values);
 391
 392       /* Traverse the stack backwards until a pair with a non empty interleave
 393          set is found, deleting all the pairs that have it empty in the way. */
 394       while ((current_pair = xbt_fifo_shift(mc_stack)) != NULL) {
 395         if (current_pair->requests > 0) {
 396           /* We found a backtracking point */
 397           XBT_DEBUG("Backtracking to depth %d", current_pair->depth);
 398           xbt_fifo_unshift(mc_stack, current_pair);
 399           MC_SET_STD_HEAP;
 400           MC_replay_liveness(mc_stack);
 401           XBT_DEBUG("Backtracking done");
 402           break;
 403         }else{
 404           /* Delete pair */
 405           XBT_DEBUG("Delete pair %d at depth %d", current_pair->num, current_pair->depth);
 406           if (current_pair->automaton_state->type == 1)
 407             remove_acceptance_pair(current_pair->num);
 408           MC_pair_delete(current_pair);
 409         }
 410       }
 411
 412       MC_SET_STD_HEAP;
 413     } /* End of if (current_pair->requests > 0) else ... */
 414
 415   } /* End of while(xbt_fifo_size(mc_stack) > 0) */
 416
 417 }