Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Make mailbox matching functions return a bool.
[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 <simgrid/forward.h>
10
11 #include <simgrid/chrono.hpp>
12 #include <xbt/Extendable.hpp>
13 #include <xbt/functional.hpp>
14 #include <xbt/signal.hpp>
15 #include <xbt/string.hpp>
16
17 #include <functional>
18 #include <map> // deprecated wrappers
19 #include <unordered_map>
20
21 namespace simgrid {
22 namespace s4u {
23
24 /** \beginrst An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
25  * It is located on a (simulated) :cpp:class:`host <simgrid::s4u::Host>`, but can interact
26  * with the whole simulated platform.
27  *
28  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
29  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
30  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
31  * schedule these activities. **Please refer to the** :ref:`examples <s4u_ex_actors>` **for more information.**
32  *
33  * This API is strongly inspired from the C++11 threads.
34  * The `documentation of this standard <http://en.cppreference.com/w/cpp/thread>`_
35  * may help to understand the philosophy of the SimGrid actors.
36  *
37  * \endrst */
38 class XBT_PUBLIC Actor : public xbt::Extendable<Actor> {
39 #ifndef DOXYGEN
40   friend Exec;
41   friend Mailbox;
42   friend kernel::actor::ActorImpl;
43   friend kernel::activity::MailboxImpl;
44
45   kernel::actor::ActorImpl* const pimpl_;
46 #endif
47
48   explicit Actor(smx_actor_t pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
49
50 public:
51 #ifndef DOXYGEN
52   // ***** No copy *****
53   Actor(Actor const&) = delete;
54   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
55
56   // ***** Reference count *****
57   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_add_ref(Actor * actor);
58   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_release(Actor * actor);
59 #endif
60   /** Retrieve the amount of references on that object. Useful to debug the automatic refcounting */
61   int get_refcount();
62
63   // ***** Actor creation *****
64   /** Retrieve a reference to myself */
65   static Actor* self();
66
67   /** Fired when a new actor has been created **/
68   static xbt::signal<void(Actor&)> on_creation;
69   /** Signal to others that an actor has been suspended**/
70   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_suspend;
71   /** Signal to others that an actor has been resumed **/
72   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_resume;
73   /** Signal to others that an actor is sleeping **/
74   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_sleep;
75   /** Signal to others that an actor wakes up for a sleep **/
76   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_wake_up;
77   /** Signal to others that an actor is has been migrated to another host **/
78   static xbt::signal<void(Actor const&, Host const& previous_location)> on_host_change;
79 #ifndef DOXYGEN
80   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_start; // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
81   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_end;   // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
82 #endif
83
84   /** Signal indicating that an actor terminated its code.
85    *  The actor may continue to exist if it is still referenced in the simulation, but it's not active anymore.
86    *  If you want to free extra data when the actor's destructor is called, use Actor::on_destruction.
87    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
88   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_termination;
89   /** Signal indicating that an actor is about to disappear (its destructor was called).
90    *  This signal is fired for any destructed actor, which is mostly useful when designing plugins and extensions.
91    *  If you want to react to the end of the actor's code, use Actor::on_termination instead.
92    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
93   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_destruction;
94
95   /** Create an actor from a std::function<void()>.
96    *  If the actor is restarted, it gets a fresh copy of the function. */
97   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::function<void()>& code);
98   /** Create an actor, but don't start it yet.
99    *
100    * This is usefull to set some properties or extension before actually starting it */
101   static ActorPtr init(const std::string& name, s4u::Host* host);
102   /** Start a previously initialized actor */
103   ActorPtr start(const std::function<void()>& code);
104
105   /** Create an actor from a callable thing. */
106   template <class F> static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code)
107   {
108     return create(name, host, std::function<void()>(std::move(code)));
109   }
110
111   /** Create an actor using a callable thing and its arguments.
112    *
113    * Note that the arguments will be copied, so move-only parameters are forbidden */
114   template <class F, class... Args,
115             // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
116             typename = typename std::result_of<F(Args...)>::type>
117   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code, Args... args)
118   {
119     return create(name, host, std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
120   }
121
122   /** Create actor from function name and a vector of strings as arguments. */
123   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::string& function,
124                          std::vector<std::string> args);
125
126   // ***** Methods *****
127   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
128   void daemonize();
129
130   /** Returns whether or not this actor has been daemonized or not **/
131   bool is_daemon() const;
132
133   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
134   const simgrid::xbt::string& get_name() const;
135   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
136   const char* get_cname() const;
137   /** Retrieves the host on which that actor is running */
138   Host* get_host() const;
139   /** Retrieves the actor ID of that actor */
140   aid_t get_pid() const;
141   /** Retrieves the actor ID of that actor's creator */
142   aid_t get_ppid() const;
143
144   /** Suspend an actor, that is blocked until resumeed by another actor */
145   void suspend();
146
147   /** Resume an actor that was previously suspended */
148   void resume();
149
150   /** Returns true if the actor is suspended. */
151   bool is_suspended();
152
153   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
154   void set_auto_restart(bool autorestart);
155
156   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
157    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
158    *
159    * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
160    * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
161    * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
162    *
163    * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
164    * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
165    * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
166    */
167   void on_exit(const std::function<void(bool /*failed*/)>& fun) const;
168
169   /** Sets the time at which that actor should be killed */
170   void set_kill_time(double time);
171   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
172   double get_kill_time();
173
174   /** @brief Moves the actor to another host
175    *
176    * If the actor is currently blocked on an execution activity, the activity is also
177    * migrated to the new host. If it's blocked on another kind of activity, an error is
178    * raised as the mandated code is not written yet. Please report that bug if you need it.
179    *
180    * Asynchronous activities started by the actor are not migrated automatically, so you have
181    * to take care of this yourself (only you knows which ones should be migrated).
182    */
183   void set_host(Host* new_host);
184 #ifndef DOXYGEN
185   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") void migrate(Host* new_host) { set_host(new_host); }
186 #endif
187
188   /** Ask the actor to die.
189    *
190    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
191    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
192    */
193   void kill();
194
195   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
196   static ActorPtr by_pid(aid_t pid);
197
198   /** Wait for the actor to finish.
199    *
200    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
201    * blocked until bob terminates.
202    */
203   void join();
204
205   /** Wait for the actor to finish, or for the timeout to elapse.
206    *
207    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
208    * blocked until bob terminates.
209    */
210   void join(double timeout);
211   /** Kill that actor and restart it from start. */
212   Actor* restart();
213
214   /** Kill all actors (but the issuer). Being killed is not something that actors can delay or avoid. */
215   static void kill_all();
216
217   /** Returns the internal implementation of this actor */
218   kernel::actor::ActorImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
219
220   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
221   const std::unordered_map<std::string, std::string>*
222   get_properties() const; // FIXME: do not export the map, but only the keys or something
223   const char* get_property(const std::string& key) const;
224   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
225 };
226
227 /** @ingroup s4u_api
228  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
229 namespace this_actor {
230
231 XBT_PUBLIC bool is_maestro();
232
233 /** Block the current actor sleeping for that amount of seconds */
234 XBT_PUBLIC void sleep_for(double duration);
235 /** Block the current actor sleeping until the specified timestamp */
236 XBT_PUBLIC void sleep_until(double wakeup_time);
237
238 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
239 {
240   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
241   this_actor::sleep_for(seconds.count());
242 }
243
244 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& wakeup_time)
245 {
246   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(wakeup_time);
247   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
248 }
249
250 /** Block the current actor, computing the given amount of flops */
251 XBT_PUBLIC void execute(double flop);
252
253 /** Block the current actor, computing the given amount of flops at the given priority.
254  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
255 XBT_PUBLIC void execute(double flop, double priority);
256
257 /**
258  * @example examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
259  */
260
261 /** Block the current actor until the built parallel execution terminates
262  *
263  * \rst
264  * .. _API_s4u_parallel_execute:
265  *
266  * **Example of use:** `examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
267  * <https://framagit.org/simgrid/simgrid/tree/master/examples/s4u/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp>`_
268  *
269  * Parallel executions convenient abstractions of parallel computational kernels that span over several machines,
270  * such as a PDGEM and the other ScaLAPACK routines. If you are interested in the effects of such parallel kernel
271  * on the platform (e.g. to schedule them wisely), there is no need to model them in all details of their internal
272  * execution and communications. It is much more convenient to model them as a single execution activity that spans
273  * over several hosts. This is exactly what s4u's Parallel Executions are.
274  *
275  * To build such an object, you need to provide a list of hosts that are involved in the parallel kernel (the
276  * actor's own host may or may not be in this list) and specify the amount of computations that should be done by
277  * each host, using a vector of flops amount. Then, you should specify the amount of data exchanged between each
278  * hosts during the parallel kernel. For that, a matrix of values is expected.
279  *
280  * It is OK to build a parallel execution without any computation and/or without any communication.
281  * Just pass an empty vector to the corresponding parameter.
282  *
283  * For example, if your list of hosts is ``[host0, host1]``, passing a vector ``[1000, 2000]`` as a `flops_amount`
284  * vector means that `host0` should compute 1000 flops while `host1` will compute 2000 flops. A matrix of
285  * communications' sizes of ``[0, 1, 2, 3]`` specifies the following data exchanges:
286  *
287  *   +-----------+-------+------+
288  *   |from \\ to | host0 | host1|
289  *   +===========+=======+======+
290  *   |host0      |   0   |  1   |
291  *   +-----------+-------+------+
292  *   |host1      |   2   |  3   |
293  *   +-----------+-------+------+
294  *
295  * - From host0 to host0: 0 bytes are exchanged
296  * - From host0 to host1: 1 byte is exchanged
297  * - From host1 to host0: 2 bytes are exchanged
298  * - From host1 to host1: 3 bytes are exchanged
299  *
300  * In a parallel execution, all parts (all executions on each hosts, all communications) progress exactly at the
301  * same pace, so they all terminate at the exact same pace. If one part is slow because of a slow resource or
302  * because of contention, this slows down the parallel execution as a whole.
303  *
304  * These objects are somewhat surprising from a modeling point of view. For example, the unit of their speed is
305  * somewhere between flop/sec and byte/sec. Arbitrary parallel executions will simply not work with the usual platform
306  * models, and you must :ref:`use the ptask_L07 host model <options_model_select>` for that. Note that you can mix
307  * regular executions and communications with parallel executions, provided that the host model is ptask_L07.
308  *
309  * \endrst
310  */
311 /** Block the current actor until the built parallel execution completes */
312 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
313                                  const std::vector<double>& bytes_amounts);
314
315 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use exec_init(...)->wait_for(timeout)") XBT_PUBLIC
316     void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
317                           const std::vector<double>& bytes_amounts, double timeout);
318
319 /** Initialize a sequential execution that must then be started manually */
320 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(double flops_amounts);
321 /** Initialize a parallel execution that must then be started manually */
322 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
323                              const std::vector<double>& bytes_amounts);
324
325 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_async(double flops_amounts);
326
327 /** @brief Returns the actor ID of the current actor. */
328 XBT_PUBLIC aid_t get_pid();
329
330 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
331 XBT_PUBLIC aid_t get_ppid();
332
333 /** @brief Returns the name of the current actor. */
334 XBT_PUBLIC std::string get_name();
335 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
336 XBT_PUBLIC const char* get_cname();
337
338 /** @brief Returns the name of the host on which the current actor is running. */
339 XBT_PUBLIC Host* get_host();
340
341 /** @brief Suspend the current actor, that is blocked until resume()ed by another actor. */
342 XBT_PUBLIC void suspend();
343
344 /** @brief Yield the current actor. */
345 XBT_PUBLIC void yield();
346
347 /** @brief Resume the current actor, that was suspend()ed previously. */
348 XBT_PUBLIC void resume();
349
350 /** @brief kill the current actor. */
351 XBT_PUBLIC void exit();
352
353 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions of the current actor.
354  *
355  * The on_exit functions are the functions executed when your actor is killed. You should use them to free the data used
356  * by your actor.
357  *
358  * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
359  * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
360  * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
361  *
362  * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
363  * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
364  * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
365  */
366
367 XBT_PUBLIC void on_exit(const std::function<void(bool)>& fun);
368
369 /** @brief Migrate the current actor to a new host. */
370 XBT_PUBLIC void set_host(Host* new_host);
371 #ifndef DOXYGEN
372 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") XBT_PUBLIC void migrate(Host* new_host);
373 #endif
374
375 /** @} */
376 }
377
378
379 }} // namespace simgrid::s4u
380
381
382 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */