Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
f26e7e238e9e69f465e9c48c3f1f6f45302157fa
[simgrid.git] / include / simgrid / s4u / Actor.hpp
1 /* Copyright (c) 2006-2021. 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/signal.hpp>
14 #include <xbt/string.hpp>
15
16 #include <functional>
17 #include <unordered_map>
18
19 namespace simgrid {
20
21 extern template class XBT_PUBLIC xbt::Extendable<s4u::Actor>;
22
23 namespace s4u {
24
25 /** An actor is an independent stream of execution in your distributed application.
26  *
27  * @beginrst
28  * It is located on a (simulated) :cpp:class:`host <simgrid::s4u::Host>`, but can interact
29  * with the whole simulated platform.
30  *
31  * You can think of an actor as a process in your distributed application, or as a thread in a multithreaded program.
32  * This is the only component in SimGrid that actually does something on its own, executing its own code.
33  * A resource will not get used if you don't schedule activities on them. This is the code of Actors that create and
34  * schedule these activities. **Please refer to the** :ref:`examples <s4u_ex_actors>` **for more information.**
35  *
36  * This API is strongly inspired from the C++11 threads.
37  * The `documentation of this standard <http://en.cppreference.com/w/cpp/thread>`_
38  * may help to understand the philosophy of the SimGrid actors.
39  *
40  * @endrst
41  */
42 class XBT_PUBLIC Actor : public xbt::Extendable<Actor> {
43 #ifndef DOXYGEN
44   friend Exec;
45   friend Mailbox;
46   friend kernel::actor::ActorImpl;
47   friend kernel::activity::MailboxImpl;
48
49   kernel::actor::ActorImpl* const pimpl_;
50 #endif
51
52   explicit Actor(kernel::actor::ActorImpl* pimpl) : pimpl_(pimpl) {}
53
54 public:
55 #ifndef DOXYGEN
56   // ***** No copy *****
57   Actor(Actor const&) = delete;
58   Actor& operator=(Actor const&) = delete;
59
60   // ***** Reference count *****
61   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_add_ref(const Actor* actor);
62   friend XBT_PUBLIC void intrusive_ptr_release(const Actor* actor);
63 #endif
64   /** Retrieve the amount of references on that object. Useful to debug the automatic refcounting */
65   int get_refcount() const;
66
67   // ***** Actor creation *****
68   /** Retrieve a reference to myself */
69   static Actor* self();
70
71   /** Fired when a new actor has been created **/
72   static xbt::signal<void(Actor&)> on_creation;
73   /** Signal to others that an actor has been suspended**/
74   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_suspend;
75   /** Signal to others that an actor has been resumed **/
76   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_resume;
77   /** Signal to others that an actor is sleeping **/
78   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_sleep;
79   /** Signal to others that an actor wakes up for a sleep **/
80   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_wake_up;
81   /** Signal to others that an actor is has been migrated to another host **/
82   static xbt::signal<void(const Actor&, const Host& previous_location)> on_host_change;
83 #ifndef DOXYGEN
84   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_start; // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
85   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_migration_end;   // XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329
86 #endif
87
88   /** Signal indicating that an actor terminated its code.
89    *  @beginrst
90    *  The actor may continue to exist if it is still referenced in the simulation, but it's not active anymore.
91    *  If you want to free extra data when the actor's destructor is called, use :cpp:var:`Actor::on_destruction`.
92    *  If you want to register to the termination of a given actor, use :cpp:func:`this_actor::on_exit()` instead.
93    *  @endrst
94    */
95   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_termination;
96   /** Signal indicating that an actor is about to disappear (its destructor was called).
97    *  This signal is fired for any destructed actor, which is mostly useful when designing plugins and extensions.
98    *  If you want to react to the end of the actor's code, use Actor::on_termination instead.
99    *  If you want to register to the termination of a given actor, use this_actor::on_exit() instead.*/
100   static xbt::signal<void(Actor const&)> on_destruction;
101
102   /** Create an actor from a std::function<void()>.
103    *  If the actor is restarted, it gets a fresh copy of the function. */
104   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::function<void()>& code);
105   /** Create an actor, but don't start it yet.
106    *
107    * This is useful to set some properties or extension before actually starting it */
108   static ActorPtr init(const std::string& name, s4u::Host* host);
109   ActorPtr set_stacksize(unsigned stacksize);
110   /** Start a previously initialized actor */
111   ActorPtr start(const std::function<void()>& code);
112
113   /** Create an actor from a callable thing. */
114   template <class F> static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code)
115   {
116     return create(name, host, std::function<void()>(std::move(code)));
117   }
118
119   /** Create an actor using a callable thing and its arguments.
120    *
121    * Note that the arguments will be copied, so move-only parameters are forbidden */
122
123   template <class F, class... Args,
124             // This constructor is enabled only if the call code(args...) is valid:
125 #ifndef DOXYGEN /* breathe seem to choke on function signatures in template parameter, see breathe#611 */
126             typename = typename std::result_of_t<F(Args...)>
127 #endif
128             >
129   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, F code, Args... args)
130   {
131     return create(name, host, std::bind(std::move(code), std::move(args)...));
132   }
133
134   /** Create actor from function name and a vector of strings as arguments. */
135   static ActorPtr create(const std::string& name, s4u::Host* host, const std::string& function,
136                          std::vector<std::string> args);
137
138   // ***** Methods *****
139   /** This actor will be automatically terminated when the last non-daemon actor finishes **/
140   void daemonize();
141
142   /** Returns whether or not this actor has been daemonized or not **/
143   bool is_daemon() const;
144
145   /** Retrieves the name of that actor as a C++ string */
146   const simgrid::xbt::string& get_name() const;
147   /** Retrieves the name of that actor as a C string */
148   const char* get_cname() const;
149   /** Retrieves the host on which that actor is running */
150   Host* get_host() const;
151   /** Retrieves the actor ID of that actor */
152   aid_t get_pid() const;
153   /** Retrieves the actor ID of that actor's creator */
154   aid_t get_ppid() const;
155
156   /** Suspend an actor, that is blocked until resumeed by another actor */
157   void suspend();
158
159   /** Resume an actor that was previously suspended */
160   void resume();
161
162   /** Returns true if the actor is suspended. */
163   bool is_suspended() const;
164
165   /** If set to true, the actor will automatically restart when its host reboots */
166   void set_auto_restart(bool autorestart);
167
168   /** Add a function to the list of "on_exit" functions for the current actor. The on_exit functions are the functions
169    * executed when your actor is killed. You should use them to free the data used by your actor.
170    *
171    * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
172    * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
173    * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
174    *
175    * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
176    * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception,
177    * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
178    */
179   void on_exit(const std::function<void(bool /*failed*/)>& fun) const;
180
181   /** Sets the time at which that actor should be killed */
182   void set_kill_time(double time);
183   /** Retrieves the time at which that actor will be killed (or -1 if not set) */
184   double get_kill_time() const;
185
186   /** @brief Moves the actor to another host
187    *
188    * If the actor is currently blocked on an execution activity, the activity is also
189    * migrated to the new host. If it's blocked on another kind of activity, an error is
190    * raised as the mandated code is not written yet. Please report that bug if you need it.
191    *
192    * Asynchronous activities started by the actor are not migrated automatically, so you have
193    * to take care of this yourself (only you knows which ones should be migrated).
194    */
195   void set_host(Host* new_host);
196 #ifndef DOXYGEN
197   XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") void migrate(Host* new_host) { set_host(new_host); }
198 #endif
199
200   /** Ask the actor to die.
201    *
202    * Any blocking activity will be canceled, and it will be rescheduled to free its memory.
203    * Being killed is not something that actors can defer or avoid.
204    */
205   void kill();
206
207   /** Retrieves the actor that have the given PID (or nullptr if not existing) */
208   static ActorPtr by_pid(aid_t pid);
209
210   /** Wait for the actor to finish.
211    *
212    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
213    * blocked until bob terminates.
214    */
215   void join() const;
216
217   /** Wait for the actor to finish, or for the timeout to elapse.
218    *
219    * Blocks the calling actor until the joined actor is terminated. If actor alice executes bob.join(), then alice is
220    * blocked until bob terminates.
221    */
222   void join(double timeout) const;
223   /** Kill that actor and restart it from start. */
224   Actor* restart();
225
226   /** Kill all actors (but the issuer). Being killed is not something that actors can delay or avoid. */
227   static void kill_all();
228
229   /** Returns the internal implementation of this actor */
230   kernel::actor::ActorImpl* get_impl() const { return pimpl_; }
231
232   /** Retrieve the list of properties for that actor */
233   const std::unordered_map<std::string, std::string>*
234   get_properties() const; // FIXME: do not export the map, but only the keys or something
235
236   /** Retrieve the property value (or nullptr if not set) */
237   const char* get_property(const std::string& key) const;
238
239   /** Set a property (old values will be overwritten) */
240   void set_property(const std::string& key, const std::string& value);
241 };
242
243 /** @ingroup s4u_api
244  *  @brief Static methods working on the current actor (see @ref s4u::Actor) */
245 namespace this_actor {
246
247 XBT_PUBLIC bool is_maestro();
248
249 /** Block the current actor sleeping for that amount of seconds */
250 XBT_PUBLIC void sleep_for(double duration);
251 /** Block the current actor sleeping until the specified timestamp */
252 XBT_PUBLIC void sleep_until(double wakeup_time);
253
254 template <class Rep, class Period> inline void sleep_for(std::chrono::duration<Rep, Period> duration)
255 {
256   auto seconds = std::chrono::duration_cast<SimulationClockDuration>(duration);
257   this_actor::sleep_for(seconds.count());
258 }
259
260 template <class Duration> inline void sleep_until(const SimulationTimePoint<Duration>& wakeup_time)
261 {
262   auto timeout_native = std::chrono::time_point_cast<SimulationClockDuration>(wakeup_time);
263   this_actor::sleep_until(timeout_native.time_since_epoch().count());
264 }
265
266 /** Block the current actor, computing the given amount of flops */
267 XBT_PUBLIC void execute(double flop);
268
269 /** Block the current actor, computing the given amount of flops at the given priority.
270  *  An execution of priority 2 computes twice as fast as an execution at priority 1. */
271 XBT_PUBLIC void execute(double flop, double priority);
272
273 /**
274  * @example examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
275  */
276
277 /** Block the current actor until the built parallel execution terminates
278  *
279  * @beginrst
280  * .. _API_s4u_parallel_execute:
281  *
282  * **Example of use:** `examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp
283  * <https://framagit.org/simgrid/simgrid/tree/master/examples/cpp/exec-ptask/s4u-exec-ptask.cpp>`_
284  *
285  * Parallel executions convenient abstractions of parallel computational kernels that span over several machines,
286  * such as a PDGEM and the other ScaLAPACK routines. If you are interested in the effects of such parallel kernel
287  * on the platform (e.g. to schedule them wisely), there is no need to model them in all details of their internal
288  * execution and communications. It is much more convenient to model them as a single execution activity that spans
289  * over several hosts. This is exactly what s4u's Parallel Executions are.
290  *
291  * To build such an object, you need to provide a list of hosts that are involved in the parallel kernel (the
292  * actor's own host may or may not be in this list) and specify the amount of computations that should be done by
293  * each host, using a vector of flops amount. Then, you should specify the amount of data exchanged between each
294  * hosts during the parallel kernel. For that, a matrix of values is expected.
295  *
296  * It is OK to build a parallel execution without any computation and/or without any communication.
297  * Just pass an empty vector to the corresponding parameter.
298  *
299  * For example, if your list of hosts is ``[host0, host1]``, passing a vector ``[1000, 2000]`` as a `flops_amount`
300  * vector means that `host0` should compute 1000 flops while `host1` will compute 2000 flops. A matrix of
301  * communications' sizes of ``[0, 1, 2, 3]`` specifies the following data exchanges:
302  *
303  * - from host0: [ to host0:  0 bytes; to host1: 1 byte ]
304  *
305  * - from host1: [ to host0: 2 bytes; to host1: 3 bytes ]
306  *
307  * Or, in other words:
308  *
309  * - From host0 to host0: 0 bytes are exchanged
310  *
311  * - From host0 to host1: 1 byte is exchanged
312  *
313  * - From host1 to host0: 2 bytes are exchanged
314  *
315  * - From host1 to host1: 3 bytes are exchanged
316  *
317  * In a parallel execution, all parts (all executions on each hosts, all communications) progress exactly at the
318  * same pace, so they all terminate at the exact same pace. If one part is slow because of a slow resource or
319  * because of contention, this slows down the parallel execution as a whole.
320  *
321  * These objects are somewhat surprising from a modeling point of view. For example, the unit of their speed is
322  * somewhere between flop/sec and byte/sec. Arbitrary parallel executions will simply not work with the usual platform
323  * models, and you must :ref:`use the ptask_L07 host model <options_model_select>` for that. Note that you can mix
324  * regular executions and communications with parallel executions, provided that the host model is ptask_L07.
325  *
326  * @endrst
327  */
328 /** Block the current actor until the built parallel execution completes */
329 XBT_PUBLIC void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
330                                  const std::vector<double>& bytes_amounts);
331
332 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use exec_init(...)->wait_for(timeout)") XBT_PUBLIC
333     void parallel_execute(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
334                           const std::vector<double>& bytes_amounts, double timeout);
335
336 /** Initialize a sequential execution that must then be started manually */
337 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(double flops_amounts);
338 /** Initialize a parallel execution that must then be started manually */
339 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_init(const std::vector<s4u::Host*>& hosts, const std::vector<double>& flops_amounts,
340                              const std::vector<double>& bytes_amounts);
341
342 XBT_PUBLIC ExecPtr exec_async(double flops_amounts);
343
344 /** @brief Returns the actor ID of the current actor. */
345 XBT_PUBLIC aid_t get_pid();
346
347 /** @brief Returns the ancestor's actor ID of the current actor. */
348 XBT_PUBLIC aid_t get_ppid();
349
350 /** @brief Returns the name of the current actor. */
351 XBT_PUBLIC std::string get_name();
352 /** @brief Returns the name of the current actor as a C string. */
353 XBT_PUBLIC const char* get_cname();
354
355 /** @brief Returns the name of the host on which the current actor is running. */
356 XBT_PUBLIC Host* get_host();
357
358 /** @brief Suspend the current actor, that is blocked until resume()ed by another actor. */
359 XBT_PUBLIC void suspend();
360
361 /** @brief Yield the current actor. */
362 XBT_PUBLIC void yield();
363
364 /** @brief kill the current actor. */
365 XBT_PUBLIC void exit();
366
367 /** @brief Add a function to the list of "on_exit" functions of the current actor.
368  *
369  * The on_exit functions are the functions executed when your actor is killed. You should use them to free the data used
370  * by your actor.
371  *
372  * Please note that functions registered in this signal cannot do any simcall themselves. It means that they cannot
373  * send or receive messages, acquire or release mutexes, nor even modify a host property or something. Not only are
374  * blocking functions forbidden in this setting, but also modifications to the global state.
375  *
376  * The parameter of on_exit's callbacks denotes whether or not the actor's execution failed.
377  * It will be set to true if the actor was killed or failed because of an exception or if the simulation deadlocked,
378  * while it will remain to false if the actor terminated gracefully.
379  */
380
381 XBT_PUBLIC void on_exit(const std::function<void(bool)>& fun);
382
383 /** @brief Migrate the current actor to a new host. */
384 XBT_PUBLIC void set_host(Host* new_host);
385 #ifndef DOXYGEN
386 XBT_ATTRIB_DEPRECATED_v329("Please use set_host() instead") XBT_PUBLIC void migrate(Host* new_host);
387 #endif
388 }
389
390
391 }} // namespace simgrid::s4u
392
393
394 #endif /* SIMGRID_S4U_ACTOR_HPP */