Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
eb4e41b0814d4a72153153302cd97f05fa1fcd24
[simgrid.git] / src / kernel / context / ContextSwapped.cpp
1 /* Copyright (c) 2009-2022. 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/EngineImpl.hpp"
10 #include "src/kernel/actor/ActorImpl.hpp"
11 #include "src/sthread/sthread.h" // sthread_inside_simgrid
12 #include "xbt/parmap.hpp"
13
14 #include "src/kernel/context/ContextSwapped.hpp"
15
16 #include <boost/core/demangle.hpp>
17 #include <memory>
18 #include <typeinfo>
19
20 #ifdef _WIN32
21 #include <malloc.h>
22 #include <windows.h>
23 #else
24 #include <sys/mman.h>
25 #endif
26
27 #ifdef __MINGW32__
28 #define _aligned_malloc __mingw_aligned_malloc
29 #define _aligned_free __mingw_aligned_free
30 #endif /*MINGW*/
31
32 #if HAVE_VALGRIND_H
33 #include <valgrind/valgrind.h>
34 #endif
35 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
36 #include <sanitizer/asan_interface.h>
37 #endif
38 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
39 #include <sanitizer/tsan_interface.h>
40 #endif
41
42 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(ker_context);
43
44 // The name of this function is currently hardcoded in MC (as string).
45 // Do not change it without fixing those references as well.
46 void smx_ctx_wrapper(simgrid::kernel::context::SwappedContext* context)
47 {
48 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
49   __sanitizer_finish_switch_fiber(nullptr, &context->asan_ctx_->asan_stack_, &context->asan_ctx_->asan_stack_size_);
50 #endif
51   try {
52     sthread_inside_simgrid = 0;
53     (*context)();
54     sthread_inside_simgrid = 1;
55     context->stop();
56   } catch (simgrid::ForcefulKillException const&) {
57     sthread_inside_simgrid = 1;
58     XBT_DEBUG("Caught a ForcefulKillException");
59   } catch (simgrid::Exception const& e) {
60     sthread_inside_simgrid = 1;
61     XBT_INFO("Actor killed by an uncaught exception %s", boost::core::demangle(typeid(e).name()).c_str());
62     throw;
63   }
64 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
65   context->asan_stop_ = true;
66 #endif
67   context->suspend();
68   THROW_IMPOSSIBLE;
69 }
70
71 namespace simgrid::kernel::context {
72
73 /* thread-specific storage for the worker's context */
74 thread_local SwappedContext* SwappedContext::worker_context_ = nullptr;
75
76 SwappedContext::SwappedContext(std::function<void()>&& code, actor::ActorImpl* actor, SwappedContextFactory* factory)
77     : Context(std::move(code), actor, not code /* maestro if no code */), factory_(*factory)
78 {
79   // Save maestro (=first created context) in preparation for run_all
80   if (not is_parallel() && factory_.maestro_context_ == nullptr)
81     factory_.maestro_context_ = this;
82
83   if (has_code()) {
84     xbt_assert((actor->get_stacksize() & 0xf) == 0, "Actor stack size should be multiple of 16");
85     if (guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
86 #if PTH_STACKGROWTH != -1
87       xbt_die(
88           "Stack overflow protection is known to be broken on your system: you stacks grow upwards (or detection is "
89           "broken). "
90           "Please disable stack guards with --cfg=contexts:guard-size:0");
91       /* Current code for stack overflow protection assumes that stacks are growing downward (PTH_STACKGROWTH == -1).
92        * Protected pages need to be put after the stack when PTH_STACKGROWTH == 1. */
93 #endif
94
95       size_t size = actor->get_stacksize() + guard_size;
96 #if SIMGRID_HAVE_MC
97       /* Cannot use posix_memalign when SIMGRID_HAVE_MC. Align stack by hand, and save the
98        * pointer returned by xbt_malloc0. */
99       auto* alloc          = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(size + xbt_pagesize));
100       stack_               = alloc - (reinterpret_cast<uintptr_t>(alloc) & (xbt_pagesize - 1)) + xbt_pagesize;
101       reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1] = alloc;
102 #elif !defined(_WIN32)
103       void* alloc;
104       xbt_assert(posix_memalign(&alloc, xbt_pagesize, size) == 0, "Failed to allocate stack.");
105       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(alloc);
106 #else
107       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(_aligned_malloc(size, xbt_pagesize));
108 #endif
109
110 #ifndef _WIN32
111       /* This is fatal. We are going to fail at some point when we try reusing this. */
112       xbt_assert(
113           mprotect(this->stack_, guard_size, PROT_NONE) != -1,
114           "Failed to protect stack: %s.\n"
115           "If you are running a lot of actors, you may be exceeding the amount of mappings allowed per process.\n"
116           "On Linux systems, change this value with sudo sysctl -w vm.max_map_count=newvalue (default value: 65536)\n"
117           "Please see https://simgrid.org/doc/latest/Configuring_SimGrid.html#configuring-the-user-code-virtualization "
118           "for more information.",
119           strerror(errno));
120 #endif
121       this->stack_ = this->stack_ + guard_size;
122     } else {
123       this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(actor->get_stacksize()));
124     }
125
126 #if HAVE_VALGRIND_H
127     if (RUNNING_ON_VALGRIND)
128       this->valgrind_stack_id_ = VALGRIND_STACK_REGISTER(this->stack_, this->stack_ + actor->get_stacksize());
129 #endif
130 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
131     this->asan_stack_ = get_stack_bottom();
132 #endif
133 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
134     this->tsan_fiber_ = __tsan_create_fiber(0);
135 #endif
136   } else {
137     // not has_code(): in maestro context
138 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
139     this->tsan_fiber_ = __tsan_get_current_fiber();
140 #endif
141   }
142 }
143
144 SwappedContext::~SwappedContext()
145 {
146   if (stack_ == nullptr) // maestro has no extra stack
147     return;
148
149 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
150   __tsan_destroy_fiber(tsan_fiber_);
151 #endif
152 #if HAVE_VALGRIND_H
153   if (valgrind_stack_id_ != 0)
154     VALGRIND_STACK_DEREGISTER(valgrind_stack_id_);
155 #endif
156
157 #ifndef _WIN32
158   if (guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
159     stack_ = stack_ - guard_size;
160     if (mprotect(stack_, guard_size, PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
161       XBT_WARN("Failed to remove page protection: %s", strerror(errno));
162       /* try to pursue anyway */
163     }
164 #if SIMGRID_HAVE_MC
165     /* Retrieve the saved pointer.  See the initialization above. */
166     stack_ = reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1];
167 #endif
168   }
169 #endif /* not windows */
170
171   xbt_free(stack_);
172 }
173
174 unsigned char* SwappedContext::get_stack_bottom() const
175 {
176   // Depending on the stack direction, its bottom (that make_fcontext needs) may be the lower or higher end
177 #if PTH_STACKGROWTH == 1
178   return stack_;
179 #else
180   return stack_ + get_actor()->get_stacksize();
181 #endif
182 }
183
184 void SwappedContext::swap_into(SwappedContext* to)
185 {
186 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
187   void* fake_stack = nullptr;
188   to->asan_ctx_    = this;
189   __sanitizer_start_switch_fiber(this->asan_stop_ ? nullptr : &fake_stack, to->asan_stack_, to->asan_stack_size_);
190 #endif
191 #if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
192   __tsan_switch_to_fiber(to->tsan_fiber_, 0);
193 #endif
194
195   swap_into_for_real(to);
196
197 #if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
198   __sanitizer_finish_switch_fiber(fake_stack, &this->asan_ctx_->asan_stack_, &this->asan_ctx_->asan_stack_size_);
199 #endif
200 }
201
202 /** Maestro wants to run all ready actors */
203 void SwappedContextFactory::run_all(std::vector<actor::ActorImpl*> const& actors_list)
204 {
205   const auto* engine = EngineImpl::get_instance();
206   /* This function is called by maestro at the beginning of a scheduling round to get all working threads executing some
207    * stuff It is much easier to understand what happens if you see the working threads as bodies that swap their soul
208    * for the ones of the simulated processes that must run.
209    */
210   if (is_parallel()) {
211     // We lazily create the parmap so that all options are actually processed when doing so.
212     if (parmap_ == nullptr)
213       parmap_ = std::make_unique<simgrid::xbt::Parmap<actor::ActorImpl*>>(get_nthreads(), get_parallel_mode());
214
215     // Usually, Parmap::apply() executes the provided function on all elements of the array.
216     // Here, the executed function does not return the control to the parmap before all the array is processed:
217     //   - suspend() should switch back to the worker_context (either maestro or one of its minions) to return
218     //     the control to the parmap. Instead, it uses parmap_->next() to steal another work, and does it directly.
219     //     It only yields back to worker_context when the work array is exhausted.
220     //   - So, resume() is only launched from the parmap for the first job of each minion.
221     parmap_->apply(
222         [](const actor::ActorImpl* actor) {
223           auto* context = static_cast<SwappedContext*>(actor->context_.get());
224           context->resume();
225         },
226         actors_list);
227   } else { // sequential execution
228     if (actors_list.empty())
229       return;
230
231     /* maestro is already saved in the first slot of workers_context_ */
232     const actor::ActorImpl* first_actor = engine->get_first_actor_to_run();
233     process_index_          = 1;
234     /* execute the first actor; it will chain to the others when using suspend() */
235     static_cast<SwappedContext*>(first_actor->context_.get())->resume();
236   }
237 }
238
239 /** Maestro wants to yield back to a given actor, so awake it on the current thread
240  *
241  * In parallel, it is only applied to the N first elements of the parmap array,
242  * where N is the amount of worker threads in the parmap.
243  * See SwappedContextFactory::run_all for details.
244  */
245 void SwappedContext::resume()
246 {
247   auto* old = static_cast<SwappedContext*>(self());
248   if (is_parallel()) {
249     // Save my current soul (either maestro, or one of the minions) in a thread-specific area
250     worker_context_ = old;
251   }
252   sthread_inside_simgrid = 0;
253   // Switch my soul and the actor's one
254   Context::set_current(this);
255   old->swap_into(this);
256   // No body runs that soul anymore at this point, but it is stored in a safe place.
257   // When the executed actor will do a blocking action, ActorImpl::yield() will call suspend(), below.
258 }
259
260 /** The actor wants to yield back to maestro, because it is blocked in a simcall (i.e., in ActorImpl::yield())
261  *
262  * Actually, it does not really yield back to maestro, but directly into the next executable actor.
263  *
264  * This makes the parmap::apply awkward (see SwappedContextFactory::run_all()) because it only apply regularly
265  * on the few first elements of the array, but it saves a lot of context switches back to maestro,
266  * and directly forth to the next executable actor.
267  */
268 void SwappedContext::suspend()
269 {
270   SwappedContext* next_context;
271   if (is_parallel()) {
272     // Get some more work to directly swap into the next executable actor instead of yielding back to the parmap
273     boost::optional<actor::ActorImpl*> next_work = factory_.parmap_->next();
274     if (next_work) {
275       // There is a next soul to embody (ie, another executable actor)
276       XBT_DEBUG("Run next process");
277       next_context = static_cast<SwappedContext*>(next_work.get()->context_.get());
278     } else {
279       // All actors were run, go back to the parmap context
280       XBT_DEBUG("No more actors to run");
281       // worker_context_ is my own soul, stored in thread_local when starting the scheduling round
282       next_context = worker_context_;
283       // When given that soul, the body will wait for the next scheduling round
284     }
285   } else { // sequential execution
286     const auto* engine = EngineImpl::get_instance();
287     /* determine the next context */
288     unsigned long int i = factory_.process_index_;
289     factory_.process_index_++;
290
291     if (i < engine->get_actor_to_run_count()) {
292       /* Actually swap into the next actor directly without transiting to maestro */
293       XBT_DEBUG("Run next actor");
294       sthread_inside_simgrid = 0;
295       next_context = static_cast<SwappedContext*>(engine->get_actor_to_run_at(i)->context_.get());
296     } else {
297       /* all processes were run, actually return to maestro */
298       XBT_DEBUG("No more actors to run");
299       sthread_inside_simgrid = 1;
300       next_context = factory_.maestro_context_;
301     }
302   }
303   Context::set_current(next_context);
304   this->swap_into(next_context);
305 }
306
307 } // namespace simgrid::kernel::context