Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
e2ca4165ff52a109527bdb3548a2ad435337a857
[simgrid.git] / src / kernel / context / ContextSwapped.cpp
1 /* Copyright (c) 2009-2019. 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 #include "simgrid/Exception.hpp"
7 #include "simgrid/modelchecker.h"
8 #include "src/internal_config.h"
9 #include "src/kernel/actor/ActorImpl.hpp"
10 #include "src/kernel/context/context_private.hpp"
11 #include "src/simix/smx_private.hpp"
12 #include "xbt/parmap.hpp"
13
14 #include "src/kernel/context/ContextSwapped.hpp"
15
16 #ifdef _WIN32
17 #include <malloc.h>
18 #include <windows.h>
19 #else
20 #include <sys/mman.h>
21 #endif
22
23 #ifdef __MINGW32__
24 #define _aligned_malloc __mingw_aligned_malloc
25 #define _aligned_free __mingw_aligned_free
26 #endif /*MINGW*/
27
28 #if HAVE_VALGRIND_H
29 #include <valgrind/valgrind.h>
30 #endif
31
32 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(simix_context);
33
34 namespace simgrid {
35 namespace kernel {
36 namespace context {
37
38 /* thread-specific storage for the worker's context */
39 thread_local SwappedContext* SwappedContext::worker_context_ = nullptr;
40
41 SwappedContext::SwappedContext(std::function<void()>&& code, smx_actor_t actor, SwappedContextFactory* factory)
42     : Context(std::move(code), actor), factory_(factory)
43 {
44   // Save maestro (=context created first) in preparation for run_all
45   if (not SIMIX_context_is_parallel() && factory->maestro_context_ == nullptr)
46     factory->maestro_context_ = this;
47
48   if (has_code()) {
49     xbt_assert((smx_context_stack_size & 0xf) == 0, "smx_context_stack_size should be multiple of 16");
50     if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
51 #if !defined(PTH_STACKGROWTH) || (PTH_STACKGROWTH != -1)
52       xbt_die(
53           "Stack overflow protection is known to be broken on your system: you stacks grow upwards (or detection is "
54           "broken). "
55           "Please disable stack guards with --cfg=contexts:guard-size:0");
56       /* Current code for stack overflow protection assumes that stacks are growing downward (PTH_STACKGROWTH == -1).
57        * Protected pages need to be put after the stack when PTH_STACKGROWTH == 1. */
58 #endif
59
60       size_t size = smx_context_stack_size + smx_context_guard_size;
61 #if SIMGRID_HAVE_MC
62       /* Cannot use posix_memalign when SIMGRID_HAVE_MC. Align stack by hand, and save the
63        * pointer returned by xbt_malloc0. */
64       unsigned char* alloc = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(size + xbt_pagesize));
65       stack_               = alloc - (reinterpret_cast<uintptr_t>(alloc) & (xbt_pagesize - 1)) + xbt_pagesize;
66       reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1] = alloc;
67 #elif !defined(_WIN32)
68       void* alloc;
69       if (posix_memalign(&alloc, xbt_pagesize, size) != 0)
70         xbt_die("Failed to allocate stack.");
71       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(alloc);
72 #else
73       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(_aligned_malloc(size, xbt_pagesize));
74 #endif
75
76 #ifndef _WIN32
77       if (mprotect(this->stack_, smx_context_guard_size, PROT_NONE) == -1) {
78         xbt_die(
79             "Failed to protect stack: %s.\n"
80             "If you are running a lot of actors, you may be exceeding the amount of mappings allowed per process.\n"
81             "On Linux systems, change this value with sudo sysctl -w vm.max_map_count=newvalue (default value: 65536)\n"
82             "Please see "
83             "https://simgrid.org/doc/latest/Configuring_SimGrid.html#configuring-the-user-code-virtualization for more "
84             "information.",
85             strerror(errno));
86         /* This is fatal. We are going to fail at some point when we try reusing this. */
87       }
88 #endif
89       this->stack_ = this->stack_ + smx_context_guard_size;
90     } else {
91       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(smx_context_stack_size));
92     }
93
94 #if PTH_STACKGROWTH == -1
95     ASAN_ONLY(this->asan_stack_ = this->stack_ + smx_context_stack_size);
96 #else
97     ASAN_ONLY(this->asan_stack_ = this->stack_);
98 #endif
99 #if HAVE_VALGRIND_H
100     if (RUNNING_ON_VALGRIND)
101       this->valgrind_stack_id_ = VALGRIND_STACK_REGISTER(this->stack_, this->stack_ + smx_context_stack_size);
102 #endif
103   }
104 }
105
106 SwappedContext::~SwappedContext()
107 {
108   if (stack_ == nullptr) // maestro has no extra stack
109     return;
110
111 #if HAVE_VALGRIND_H
112   if (RUNNING_ON_VALGRIND)
113     VALGRIND_STACK_DEREGISTER(valgrind_stack_id_);
114 #endif
115
116 #ifndef _WIN32
117   if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
118     stack_ = stack_ - smx_context_guard_size;
119     if (mprotect(stack_, smx_context_guard_size, PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
120       XBT_WARN("Failed to remove page protection: %s", strerror(errno));
121       /* try to pursue anyway */
122     }
123 #if SIMGRID_HAVE_MC
124     /* Retrieve the saved pointer.  See SIMIX_context_stack_new above. */
125     stack_ = reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1];
126 #endif
127   }
128 #endif /* not windows */
129
130   xbt_free(stack_);
131 }
132
133 unsigned char* SwappedContext::get_stack()
134 {
135   return stack_;
136 }
137
138 void SwappedContext::stop()
139 {
140   Context::stop();
141   /* We must cut the actor execution using an exception to properly free the C++ RAII variables */
142   throw ForcefulKillException();
143 }
144
145 /** Maestro wants to run all ready actors */
146 void SwappedContextFactory::run_all()
147 {
148   /* This function is called by maestro at the beginning of a scheduling round to get all working threads executing some
149    * stuff It is much easier to understand what happens if you see the working threads as bodies that swap their soul
150    * for the ones of the simulated processes that must run.
151    */
152   if (SIMIX_context_is_parallel()) {
153     // We lazily create the parmap so that all options are actually processed when doing so.
154     if (parmap_ == nullptr)
155       parmap_.reset(
156           new simgrid::xbt::Parmap<smx_actor_t>(SIMIX_context_get_nthreads(), SIMIX_context_get_parallel_mode()));
157
158     // Usually, Parmap::apply() executes the provided function on all elements of the array.
159     // Here, the executed function does not return the control to the parmap before all the array is processed:
160     //   - suspend() should switch back to the worker_context (either maestro or one of its minions) to return
161     //     the control to the parmap. Instead, it uses parmap_->next() to steal another work, and does it directly.
162     //     It only yields back to worker_context when the work array is exhausted.
163     //   - So, resume() is only launched from the parmap for the first job of each minion.
164     parmap_->apply(
165         [](smx_actor_t process) {
166           SwappedContext* context = static_cast<SwappedContext*>(process->context_.get());
167           context->resume();
168         },
169         simix_global->actors_to_run);
170   } else { // sequential execution
171     if (simix_global->actors_to_run.empty())
172       return;
173
174     /* maestro is already saved in the first slot of workers_context_ */
175     const actor::ActorImpl* first_actor = simix_global->actors_to_run.front();
176     process_index_          = 1;
177     /* execute the first actor; it will chain to the others when using suspend() */
178     static_cast<SwappedContext*>(first_actor->context_.get())->resume();
179   }
180 }
181
182 /** Maestro wants to yield back to a given actor, so awake it on the current thread
183  *
184  * In parallel, it is only applied to the N first elements of the parmap array,
185  * where N is the amount of worker threads in the parmap.
186  * See SwappedContextFactory::run_all for details.
187  */
188 void SwappedContext::resume()
189 {
190   if (SIMIX_context_is_parallel()) {
191     // Save my current soul (either maestro, or one of the minions) in a thread-specific area
192     worker_context_ = static_cast<SwappedContext*>(self());
193     // Switch my soul and the actor's one
194     Context::set_current(this);
195     worker_context_->swap_into(this);
196     // No body runs that soul anymore at this point, but it is stored in a safe place.
197     // When the executed actor will do a blocking action, ActorImpl::yield() will call suspend(), below.
198   } else { // sequential execution
199     SwappedContext* old = static_cast<SwappedContext*>(self());
200     Context::set_current(this);
201     old->swap_into(this);
202   }
203 }
204
205 /** The actor wants to yield back to maestro, because it is blocked in a simcall (i.e., in ActorImpl::yield())
206  *
207  * Actually, it does not really yield back to maestro, but directly into the next executable actor.
208  *
209  * This makes the parmap::apply awkward (see ParallelUContext::run_all()) because it only apply regularly
210  * on the few first elements of the array, but it saves a lot of context switches back to maestro,
211  * and directly forth to the next executable actor.
212  */
213 void SwappedContext::suspend()
214 {
215   if (SIMIX_context_is_parallel()) {
216     // Get some more work to directly swap into the next executable actor instead of yielding back to the parmap
217     boost::optional<smx_actor_t> next_work = factory_->parmap_->next();
218     SwappedContext* next_context;
219     if (next_work) {
220       // There is a next soul to embody (ie, another executable actor)
221       XBT_DEBUG("Run next process");
222       next_context = static_cast<SwappedContext*>(next_work.get()->context_.get());
223     } else {
224       // All actors were run, go back to the parmap context
225       XBT_DEBUG("No more actors to run");
226       // worker_context_ is my own soul, stored in thread_local when starting the scheduling round
227       next_context = worker_context_;
228       // When given that soul, the body will wait for the next scheduling round
229     }
230
231     // Get the next soul to run, either from another actor or the initial minion's one
232     Context::set_current(next_context);
233     this->swap_into(next_context);
234
235   } else { // sequential execution
236     /* determine the next context */
237     SwappedContext* next_context;
238     unsigned long int i = factory_->process_index_;
239     factory_->process_index_++;
240
241     if (i < simix_global->actors_to_run.size()) {
242       /* Actually swap into the next actor directly without transiting to maestro */
243       XBT_DEBUG("Run next actor");
244       next_context = static_cast<SwappedContext*>(simix_global->actors_to_run[i]->context_.get());
245     } else {
246       /* all processes were run, actually return to maestro */
247       XBT_DEBUG("No more actors to run");
248       next_context = factory_->maestro_context_;
249     }
250     Context::set_current(next_context);
251     this->swap_into(next_context);
252   }
253 }
254
255 } // namespace context
256 } // namespace kernel
257 } // namespace simgrid