Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Remove xbt_parmap_get_worker_id to simplify the parmap interface
[simgrid.git] / src / xbt / parmap.c
index aea987c..7bb119b 100644 (file)
@@ -5,26 +5,62 @@
  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 #include "gras_config.h"
 #include <unistd.h>
+
 #ifndef _XBT_WIN32
 #include <sys/syscall.h>
 #endif
 
 #ifdef HAVE_FUTEX_H
-       #include <linux/futex.h>
-#else
-       #include "xbt/xbt_os_thread.h"
+#include <linux/futex.h>
 #endif
-#include <errno.h>
-#include "parmap_private.h"
+
+#include "xbt/parmap.h"
+#include "xbt/log.h"
+#include "xbt/function_types.h"
+#include "xbt/dynar.h"
+#include "xbt/xbt_os_thread.h"
+#include "xbt/sysdep.h"
 
 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(xbt_parmap, xbt, "parmap: parallel map");
 XBT_LOG_NEW_SUBCATEGORY(xbt_parmap_unit, xbt_parmap, "parmap unit testing");
 
-static void *_xbt_parmap_worker_main(void *parmap);
+typedef enum {
+  PARMAP_WORK = 0,
+  PARMAP_DESTROY
+} e_xbt_parmap_flag_t;
+
+static void xbt_parmap_start(xbt_parmap_t parmap);
+static void xbt_parmap_signal(xbt_parmap_t parmap);
+static void xbt_parmap_wait(xbt_parmap_t parmap);
+static void xbt_parmap_end(xbt_parmap_t parmap);
+static void *xbt_parmap_worker_main(void *parmap);
+
 #ifdef HAVE_FUTEX_H
-       static void futex_wait(int *uaddr, int val);
-       static void futex_wake(int *uaddr, int val);
+static void futex_wait(int *uaddr, int val);
+static void futex_wake(int *uaddr, int val);
 #endif
+
+/**
+ * \brief Parallel map structure
+ */
+typedef struct s_xbt_parmap {
+  e_xbt_parmap_flag_t status;      /* is the parmap active or being destroyed? */
+
+  int work;                        /* index of the current round (1 is the first) */
+  int done;                        /* number of rounds already done */
+  unsigned int thread_counter;     /* number of threads currently working */
+  unsigned int num_workers;        /* total number of worker threads */
+  unsigned int workers_max_id;     /* id of the next worker thread to create */
+  void_f_pvoid_t fun;              /* function to run in parallel on each element of data */
+  xbt_dynar_t data;                /* parameters to pass to fun in parallel */
+  unsigned int index;              /* index of the next element of data to pick */
+} s_xbt_parmap_t;
+
+/**
+ * \brief Creates a parallel map object
+ * \param num_workers number of worker threads to create
+ * \return the parmap created
+ */
 xbt_parmap_t xbt_parmap_new(unsigned int num_workers)
 {
   unsigned int i;
@@ -34,102 +70,94 @@ xbt_parmap_t xbt_parmap_new(unsigned int num_workers)
 
   /* Initialize the thread pool data structure */
   xbt_parmap_t parmap = xbt_new0(s_xbt_parmap_t, 1);
+
   parmap->num_workers = num_workers;
   parmap->status = PARMAP_WORK;
 
-  parmap->workers_ready = xbt_new0(s_xbt_barrier_t, 1);
-  xbt_barrier_init(parmap->workers_ready, num_workers + 1);
-  parmap->workers_done = xbt_new0(s_xbt_barrier_t, 1);
-  xbt_barrier_init(parmap->workers_done, num_workers + 1);
-#ifndef HAVE_FUTEX_H
-  parmap->workers_ready->mutex = xbt_os_mutex_init();
-  parmap->workers_ready->cond = xbt_os_cond_init();
-#endif
   /* Create the pool of worker threads */
-  for(i=0; i < num_workers; i++){
-    worker = xbt_os_thread_create(NULL, _xbt_parmap_worker_main, parmap, NULL);
+  for (i = 0; i < num_workers; i++) {
+    worker = xbt_os_thread_create(NULL, xbt_parmap_worker_main, parmap, NULL);
     xbt_os_thread_detach(worker);
   }
-  
+  xbt_parmap_start(parmap);
   return parmap;
 }
 
+/**
+ * \brief Destroys a parmap
+ * \param parmap the parmap to destroy
+ */
 void xbt_parmap_destroy(xbt_parmap_t parmap)
-{ 
-  XBT_DEBUG("Destroy parmap %p", parmap);
-
+{
   parmap->status = PARMAP_DESTROY;
-
-  xbt_barrier_wait(parmap->workers_ready);
-  XBT_DEBUG("Kill job sent");
-  xbt_barrier_wait(parmap->workers_done);
-#ifndef HAVE_FUTEX_H
-  xbt_os_mutex_destroy(parmap->workers_ready->mutex);
-  xbt_os_cond_destroy(parmap->workers_ready->cond);
-#endif
-  xbt_free(parmap->workers_ready);
-  xbt_free(parmap->workers_done);
+  xbt_parmap_signal(parmap);
   xbt_free(parmap);
 }
 
- void xbt_parmap_apply(xbt_parmap_t parmap, void_f_pvoid_t fun, xbt_dynar_t data)
+/**
+ * \brief Applies a list of tasks in parallel.
+ * \param parmap a parallel map object
+ * \param fun the function to call in parallel
+ * \param data each element of this dynar will be passed as an argument to fun
+ */
+void xbt_parmap_apply(xbt_parmap_t parmap, void_f_pvoid_t fun, xbt_dynar_t data)
 {
-  /* Assign resources to worker threads*/
+  /* Assign resources to worker threads */
   parmap->fun = fun;
   parmap->data = data;
-
-  /* Notify workers that there is a job */
-  xbt_barrier_wait(parmap->workers_ready);
-  XBT_DEBUG("Job dispatched, lets wait...");
-  xbt_barrier_wait(parmap->workers_done);
-
+  parmap->index = 0;
+  xbt_parmap_signal(parmap);
   XBT_DEBUG("Job done");
-  parmap->fun = NULL;
-  parmap->data = NULL;
 }
 
-static void *_xbt_parmap_worker_main(void *arg)
+/**
+ * \brief Returns a next task to process.
+ *
+ * Worker threads call this function to get more work.
+ *
+ * \return the next task to process, or NULL if there is no more work
+ */
+void* xbt_parmap_next(xbt_parmap_t parmap)
 {
-  unsigned int data_start, data_end, data_size, worker_id;
-  xbt_parmap_t parmap = (xbt_parmap_t)arg;
+  unsigned int index = __sync_fetch_and_add(&parmap->index, 1);
+  if (index < xbt_dynar_length(parmap->data)) {
+    return xbt_dynar_get_as(parmap->data, index, void*);
+  }
+  return NULL;
+}
+
+/**
+ * \brief Main function of a worker thread.
+ * \param arg the parmap
+ */
+static void *xbt_parmap_worker_main(void *arg)
+{
+  unsigned int worker_id;
+  xbt_parmap_t parmap = (xbt_parmap_t) arg;
 
   /* Fetch a worker id */
   worker_id = __sync_fetch_and_add(&parmap->workers_max_id, 1);
-  xbt_os_thread_set_extra_data((void *)(unsigned long)worker_id);
+  xbt_os_thread_set_extra_data((void*) (unsigned long) worker_id);
 
   XBT_DEBUG("New worker thread created (%u)", worker_id);
-  
+
   /* Worker's main loop */
-  while(1){
-    xbt_barrier_wait(parmap->workers_ready);
+  while (1) {
+    xbt_parmap_wait(parmap);
+    if (parmap->status == PARMAP_WORK) {
 
-    if(parmap->status == PARMAP_WORK){
       XBT_DEBUG("Worker %u got a job", worker_id);
 
-      /* Compute how much data does every worker gets */
-      data_size = (xbt_dynar_length(parmap->data) / parmap->num_workers)
-                  + ((xbt_dynar_length(parmap->data) % parmap->num_workers) ? 1 : 0);
-
-      /* Each worker data segment starts in a position associated with its id*/
-      data_start = data_size * worker_id;
-
-      /* The end of the worker data segment must be bounded by the end of the data vector */
-      data_end = MIN(data_start + data_size, xbt_dynar_length(parmap->data));
-
-      XBT_DEBUG("Worker %u: data_start=%u data_end=%u (data_size=%u)",
-          worker_id, data_start, data_end, data_size);
-
-      /* While the worker don't pass the end of it data segment apply the function */
-      while(data_start < data_end){
-        parmap->fun(*(void **)xbt_dynar_get_ptr(parmap->data, data_start));
-        data_start++;
+      void* work = xbt_parmap_next(parmap);
+      if (work != NULL) {
+        parmap->fun(work);
       }
 
-      xbt_barrier_wait(parmap->workers_done);
+      XBT_DEBUG("Worker %u has finished", worker_id);
 
     /* We are destroying the parmap */
-    }else{
-      xbt_barrier_wait(parmap->workers_done);
+    } else {
+      xbt_parmap_end(parmap);
       XBT_DEBUG("Shutting down worker %u", worker_id);
       return NULL;
     }
@@ -137,57 +165,105 @@ static void *_xbt_parmap_worker_main(void *arg)
 }
 
 #ifdef HAVE_FUTEX_H
-       static void futex_wait(int *uaddr, int val)
-       {
-         XBT_DEBUG("Waiting on futex %d", *uaddr);
-         syscall(SYS_futex, uaddr, FUTEX_WAIT_PRIVATE, val, NULL, NULL, 0);
-       }
-
-       static void futex_wake(int *uaddr, int val)
-       {
-         XBT_DEBUG("Waking futex %d", *uaddr);
-         syscall(SYS_futex, uaddr, FUTEX_WAKE_PRIVATE, val, NULL, NULL, 0);
-       }
+static void futex_wait(int *uaddr, int val)
+{
+  XBT_VERB("Waiting on futex %p", uaddr);
+  syscall(SYS_futex, uaddr, FUTEX_WAIT_PRIVATE, val, NULL, NULL, 0);
+}
+
+static void futex_wake(int *uaddr, int val)
+{
+  XBT_VERB("Waking futex %p", uaddr);
+  syscall(SYS_futex, uaddr, FUTEX_WAKE_PRIVATE, val, NULL, NULL, 0);
+}
 #endif
 
-/* Futex based implementation of the barrier */
-void xbt_barrier_init(xbt_barrier_t barrier, unsigned int threads_to_wait)
+/**
+ * \brief Starts the parmap: waits for all workers to be ready and returns.
+ *
+ * This function is called by the controller thread.
+ *
+ * \param parmap a parmap
+ */
+static void xbt_parmap_start(xbt_parmap_t parmap)
 {
-  barrier->threads_to_wait = threads_to_wait;
-  barrier->thread_count = 0;
+#ifdef HAVE_FUTEX_H
+  int myflag = parmap->done;
+  if (parmap->thread_counter < parmap->num_workers) {
+    /* wait for all workers to be ready */
+    futex_wait(&parmap->done, myflag);
+  }
+#endif
 }
 
+/**
+ * \brief Wakes all workers and waits for them to finish the tasks.
+ *
+ * This function is called by the controller thread.
+ *
+ * \param parmap a parmap
+ */
+static void xbt_parmap_signal(xbt_parmap_t parmap)
+{
 #ifdef HAVE_FUTEX_H
-       void xbt_barrier_wait(xbt_barrier_t barrier)
-       {
-         int myflag = 0;
-         unsigned int mycount = 0;
-
-         myflag = barrier->futex;
-         mycount = __sync_add_and_fetch(&barrier->thread_count, 1);
-         if(mycount < barrier->threads_to_wait){
-               futex_wait(&barrier->futex, myflag);
-         }else{
-               barrier->futex = __sync_add_and_fetch(&barrier->futex, 1);
-               barrier->thread_count = 0;
-               futex_wake(&barrier->futex, barrier->threads_to_wait);
-         }
-       }
-#else
-       void xbt_barrier_wait(xbt_barrier_t barrier)
-       {
-         xbt_os_mutex_acquire(barrier->mutex);
-
-         barrier->thread_count++;
-         if(barrier->thread_count < barrier->threads_to_wait){
-                 xbt_os_cond_wait(barrier->cond,barrier->mutex);
-         }else{
-               barrier->thread_count = 0;
-               xbt_os_cond_broadcast(barrier->cond);
-         }
-         xbt_os_mutex_release(barrier->mutex);
-       }
+  int myflag = parmap->done;
+  parmap->thread_counter = 0;
+  parmap->work++;
+
+  /* wake all workers */
+  futex_wake(&parmap->work, parmap->num_workers);
+
+  /* wait for all of them to finish */
+  futex_wait(&parmap->done, myflag);
 #endif
+}
+
+/**
+ * \brief Waits for some work to process.
+ *
+ * This function is called by each worker when it has no more work to do.
+ *
+ * \param parmap a parmap
+ */
+static void xbt_parmap_wait(xbt_parmap_t parmap)
+{
+#ifdef HAVE_FUTEX_H
+  int myflag;
+  unsigned int mycount;
+
+  myflag = parmap->work;
+  mycount = __sync_add_and_fetch(&parmap->thread_counter, 1);
+  if (mycount == parmap->num_workers) {
+    /* all workers have finished, wake the controller */
+    parmap->done++;
+    futex_wake(&parmap->done, 1);
+  }
+
+  /* wait for more work */
+  futex_wait(&parmap->work, myflag);
+#endif
+}
+
+/**
+ * \brief Ends the parmap: wakes the controller thread when all workers terminate.
+ *
+ * This function is called by all worker threads when they end.
+ *
+ * \param parmap a parmap
+ */
+static void xbt_parmap_end(xbt_parmap_t parmap)
+{
+#ifdef HAVE_FUTEX_H
+  unsigned int mycount;
+
+  mycount = __sync_add_and_fetch(&parmap->thread_counter, 1);
+  if (mycount == parmap->num_workers) {
+    /* all workers have finished, wake the controller */
+    parmap->done++;
+    futex_wake(&parmap->done, 1);
+  }
+#endif
+}
 
 #ifdef SIMGRID_TEST
 #include "xbt.h"
@@ -196,8 +272,6 @@ void xbt_barrier_init(xbt_barrier_t barrier, unsigned int threads_to_wait)
 XBT_TEST_SUITE("parmap", "Parallel Map");
 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(xbt_parmap_unit);
 
-
-
 xbt_parmap_t parmap;
 
 void fun(void *arg);
@@ -211,21 +285,23 @@ XBT_TEST_UNIT("basic", test_parmap_basic, "Basic usage")
 {
   xbt_test_add("Create the parmap");
 
-  unsigned long i,j;
+  unsigned long i, j;
   xbt_dynar_t data = xbt_dynar_new(sizeof(void *), NULL);
 
   /* Create the parallel map */
   parmap = xbt_parmap_new(10);
 
-  for(j=0; j < 100; j++){
+  for (j = 0; j < 100; j++) {
     xbt_dynar_push_as(data, void *, (void *)j);
   }
 
-  for(i=0; i < 5; i++)
+  for (i = 0; i < 5; i++) {
     xbt_parmap_apply(parmap, fun, data);
+  }
 
   /* Destroy the parmap */
   xbt_parmap_destroy(parmap);
+  xbt_dynar_free(&data);
 }
 
 #endif /* SIMGRID_TEST */