src/mc/api/State.cpp

   1 /* Copyright (c) 2008-2023. 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 "src/mc/api/State.hpp"
   7 #include "src/mc/api/strategy/BasicStrategy.hpp"
   8 #include "src/mc/api/strategy/WaitStrategy.hpp"
   9 #include "src/mc/explo/Exploration.hpp"
  10 #include "src/mc/mc_config.hpp"
  11
  12 #include <algorithm>
  13 #include <boost/range/algorithm.hpp>
  14
  15 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_state, mc, "Logging specific to MC states");
  16
  17 namespace simgrid::mc {
  18
  19 long State::expended_states_ = 0;
  20
  21 State::State(RemoteApp& remote_app) : num_(++expended_states_)
  22 {
  23   XBT_VERB("Creating a guide for the state");
  24   if (_sg_mc_strategy == "none")
  25     strategy_ = std::make_shared<BasicStrategy>();
  26   else if (_sg_mc_strategy == "nb_wait")
  27     strategy_ = std::make_shared<WaitStrategy>();
  28   else
  29     THROW_IMPOSSIBLE;
  30
  31   remote_app.get_actors_status(strategy_->actors_to_run_);
  32
  33 #if SIMGRID_HAVE_STATEFUL_MC
  34   /* Stateful model checking */
  35   if ((_sg_mc_checkpoint > 0 && (num_ % _sg_mc_checkpoint == 0)) || _sg_mc_termination)
  36     system_state_ = std::make_shared<simgrid::mc::Snapshot>(num_, remote_app.get_page_store(),
  37                                                             *remote_app.get_remote_process_memory());
  38 #endif
  39 }
  40
  41 State::State(RemoteApp& remote_app, std::shared_ptr<State> parent_state)
  42     : incoming_transition_(parent_state->get_transition_out()), num_(++expended_states_), parent_state_(parent_state)
  43 {
  44   if (_sg_mc_strategy == "none")
  45     strategy_ = std::make_shared<BasicStrategy>();
  46   else if (_sg_mc_strategy == "nb_wait")
  47     strategy_ = std::make_shared<WaitStrategy>();
  48   else
  49     THROW_IMPOSSIBLE;
  50   *strategy_ = *(parent_state->strategy_);
  51
  52   remote_app.get_actors_status(strategy_->actors_to_run_);
  53
  54 #if SIMGRID_HAVE_STATEFUL_MC /* Stateful model checking */
  55   if ((_sg_mc_checkpoint > 0 && (num_ % _sg_mc_checkpoint == 0)) || _sg_mc_termination)
  56     system_state_ = std::make_shared<simgrid::mc::Snapshot>(num_, remote_app.get_page_store(),
  57                                                             *remote_app.get_remote_process_memory());
  58 #endif
  59
  60   /* If we want sleep set reduction, copy the sleep set and eventually removes things from it */
  61   if (_sg_mc_sleep_set) {
  62     /* For each actor in the previous sleep set, keep it if it is not dependent with current transition.
  63      * And if we kept it and the actor is enabled in this state, mark the actor as already done, so that
  64      * it is not explored*/
  65     for (auto& [aid, transition] : parent_state_->get_sleep_set()) {
  66       if (not incoming_transition_->depends(&transition)) {
  67         sleep_set_.try_emplace(aid, transition);
  68         if (strategy_->actors_to_run_.count(aid) != 0) {
  69           XBT_DEBUG("Actor %ld will not be explored, for it is in the sleep set", aid);
  70
  71           strategy_->actors_to_run_.at(aid).mark_done();
  72         }
  73       } else
  74         XBT_DEBUG("Transition >>%s<< removed from the sleep set because it was dependent with incoming >>%s<<",
  75                   transition.to_string().c_str(), incoming_transition_->to_string().c_str());
  76     }
  77   }
  78 }
  79
  80 std::size_t State::count_todo() const
  81 {
  82   return boost::range::count_if(this->strategy_->actors_to_run_, [](auto& pair) { return pair.second.is_todo(); });
  83 }
  84
  85 std::size_t State::count_todo_multiples() const
  86 {
  87   size_t count = 0;
  88   for (auto const& [_, actor] : strategy_->actors_to_run_)
  89     if (actor.is_todo())
  90       count += actor.get_times_not_considered();
  91
  92   return count;
  93 }
  94
  95 aid_t State::next_transition() const
  96 {
  97   XBT_DEBUG("Search for an actor to run. %zu actors to consider", strategy_->actors_to_run_.size());
  98   for (auto const& [aid, actor] : strategy_->actors_to_run_) {
  99     /* Only consider actors (1) marked as interleaving by the checker and (2) currently enabled in the application */
 100     if (not actor.is_todo() || not actor.is_enabled() || actor.is_done()) {
 101       if (not actor.is_todo())
 102         XBT_DEBUG("Can't run actor %ld because it is not todo", aid);
 103
 104       if (not actor.is_enabled())
 105         XBT_DEBUG("Can't run actor %ld because it is not enabled", aid);
 106
 107       if (actor.is_done())
 108         XBT_DEBUG("Can't run actor %ld because it has already been done", aid);
 109
 110       continue;
 111     }
 112
 113     return aid;
 114   }
 115   return -1;
 116 }
 117
 118 std::pair<aid_t, int> State::next_transition_guided() const
 119 {
 120   return strategy_->next_transition();
 121 }
 122
 123 aid_t State::next_odpor_transition() const
 124 {
 125   const auto first_single_process_branch =
 126       std::find_if(wakeup_tree_.begin(), wakeup_tree_.end(),
 127                    [=](const odpor::WakeupTreeNode* node) { return node->is_single_process(); });
 128   if (first_single_process_branch != wakeup_tree_.end()) {
 129     const auto* wakeup_tree_node = *first_single_process_branch;
 130     xbt_assert(wakeup_tree_node->get_sequence().size() == 1, "We claimed that the selected branch "
 131                                                              "contained only a single process, yet more "
 132                                                              "than one process was actually contained in it :(");
 133     return wakeup_tree_node->get_first_actor();
 134   }
 135   return -1;
 136 }
 137
 138 // This should be done in GuidedState, or at least interact with it
 139 std::shared_ptr<Transition> State::execute_next(aid_t next, RemoteApp& app)
 140 {
 141   // First, warn the guide, so it knows how to build a proper child state
 142   strategy_->execute_next(next, app);
 143
 144   // This actor is ready to be executed. Execution involves three phases:
 145
 146   // 1. Identify the appropriate ActorState to prepare for execution
 147   // when simcall_handle will be called on it
 148   auto& actor_state                        = strategy_->actors_to_run_.at(next);
 149   const unsigned times_considered          = actor_state.do_consider();
 150   const auto* expected_executed_transition = actor_state.get_transition(times_considered).get();
 151   xbt_assert(expected_executed_transition != nullptr,
 152              "Expected a transition with %u times considered to be noted in actor %ld", times_considered, next);
 153
 154   XBT_DEBUG("Let's run actor %ld (times_considered = %u)", next, times_considered);
 155
 156   // 2. Execute the actor according to the preparation above
 157   Transition::executed_transitions_++;
 158   auto* just_executed = app.handle_simcall(next, times_considered, true);
 159   xbt_assert(just_executed->type_ == expected_executed_transition->type_,
 160              "The transition that was just executed by actor %ld, viz:\n"
 161              "%s\n"
 162              "is not what was purportedly scheduled to execute, which was:\n"
 163              "%s\n",
 164              next, just_executed->to_string().c_str(), expected_executed_transition->to_string().c_str());
 165
 166   // 3. Update the state with the newest information. This means recording
 167   // both
 168   //  1. what action was last taken from this state (viz. `executed_transition`)
 169   //  2. what action actor `next` was able to take given `times_considered`
 170   // The latter update is important as *more* information is potentially available
 171   // about a transition AFTER it has executed.
 172   outgoing_transition_ = std::shared_ptr<Transition>(just_executed);
 173
 174   actor_state.set_transition(outgoing_transition_, times_considered);
 175   app.wait_for_requests();
 176
 177   return outgoing_transition_;
 178 }
 179
 180 std::unordered_set<aid_t> State::get_backtrack_set() const
 181 {
 182   std::unordered_set<aid_t> actors;
 183   for (const auto& [aid, state] : get_actors_list()) {
 184     if (state.is_todo() or state.is_done()) {
 185       actors.insert(aid);
 186     }
 187   }
 188   return actors;
 189 }
 190
 191 std::unordered_set<aid_t> State::get_sleeping_actors() const
 192 {
 193   std::unordered_set<aid_t> actors;
 194   for (const auto& [aid, _] : get_sleep_set()) {
 195     actors.insert(aid);
 196   }
 197   return actors;
 198 }
 199
 200 std::unordered_set<aid_t> State::get_enabled_actors() const
 201 {
 202   std::unordered_set<aid_t> actors;
 203   for (const auto& [aid, state] : get_actors_list()) {
 204     if (state.is_enabled()) {
 205       actors.insert(aid);
 206     }
 207   }
 208   return actors;
 209 }
 210
 211 void State::seed_wakeup_tree_if_needed(const odpor::Execution& prior)
 212 {
 213   // TODO: It would be better not to have such a flag.
 214   if (has_initialized_wakeup_tree) {
 215     return;
 216   }
 217   // TODO: Note that the next action taken by the actor may be updated
 218   // after it executes. But we will have already inserted it into the
 219   // tree and decided upon "happens-before" at that point for different
 220   // executions :(
 221   if (wakeup_tree_.empty()) {
 222     strategy_->consider_best();
 223     if (const aid_t next = std::get<0>(strategy_->next_transition()); next >= 0) {
 224       wakeup_tree_.insert(prior, odpor::PartialExecution{strategy_->actors_to_run_.at(next).get_transition()});
 225     }
 226   }
 227   has_initialized_wakeup_tree = true;
 228 }
 229
 230 void State::sprout_tree_from_parent_state()
 231 {
 232   xbt_assert(parent_state_ != nullptr, "Attempting to construct a wakeup tree for the root state "
 233                                        "(or what appears to be, rather for state without a parent defined)");
 234   const auto p      = parent_state_->get_transition_out()->aid_;
 235   const auto branch = std::find_if(
 236       parent_state_->wakeup_tree_.begin(), parent_state_->wakeup_tree_.end(),
 237       [=](const odpor::WakeupTreeNode* node) { return node->is_single_process() && node->get_first_actor() == p; });
 238   xbt_assert(branch != parent_state_->wakeup_tree_.end(),
 239              "Attempted to create a subtree from the wakeup tree of the parent "
 240              "state using actor `%ld`, but no such subtree could be found. "
 241              "This implies that the wakeup tree management is broken, "
 242              "and more specifically that subtree formation is not working "
 243              "as intended; for if this state was generated by the parent "
 244              "having taken an action by actor `%ld`, this implies that "
 245              "ODPOR found `%ld` as a candidate branch prior",
 246              p, p, p);
 247   this->wakeup_tree_ = odpor::WakeupTree::make_subtree_rooted_at(*branch);
 248 }
 249
 250 void State::remove_subtree_starting_with(aid_t p)
 251 {
 252   const auto branch = std::find_if(wakeup_tree_.begin(), wakeup_tree_.end(), [=](const odpor::WakeupTreeNode* node) {
 253     return node->is_single_process() && node->get_first_actor() == p;
 254   });
 255   xbt_assert(branch != wakeup_tree_.end(), "Attempted to remove a subtree of this state's "
 256                                            "wakeup tree that does not exist");
 257   this->wakeup_tree_.remove_subtree_rooted_at(*branch);
 258 }
 259
 260 void State::mark_path_interesting_for_odpor(const odpor::PartialExecution& pe, const odpor::Execution& E)
 261 {
 262   this->wakeup_tree_.insert(E, pe);
 263 }
 264
 265 } // namespace simgrid::mc