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[simgrid.git] / src / mc / explo / UdporChecker.cpp
index a3ff975..f5c512f 100644 (file)
@@ -10,6 +10,7 @@
 #include "src/mc/explo/udpor/History.hpp"
 #include "src/mc/explo/udpor/maximal_subsets_iterator.hpp"
 
+#include <numeric>
 #include <xbt/asserts.h>
 #include <xbt/log.h>
 #include <xbt/string.hpp>
@@ -18,7 +19,7 @@ XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_udpor, mc, "Logging specific to verification
 
 namespace simgrid::mc::udpor {
 
-UdporChecker::UdporChecker(const std::vector<char*>& args) : Exploration(args, true) {}
+UdporChecker::UdporChecker(const std::vector<char*>& args) : Exploration(args) {}
 
 void UdporChecker::run()
 {
@@ -50,7 +51,7 @@ void UdporChecker::explore(const Configuration& C, EventSet D, EventSet A, Event
   // exploration would lead to a so-called
   // "sleep-set blocked" trace.
   if (enC.is_subset_of(D)) {
-    XBT_DEBUG("en(C) is a subset of the sleep set D (size %zu); if we"
+    XBT_DEBUG("en(C) is a subset of the sleep set D (size %zu); if we "
               "kept exploring, we'd hit a sleep-set blocked trace",
               D.size());
     XBT_DEBUG("The current configuration has %zu elements", C.get_events().size());
@@ -63,7 +64,12 @@ void UdporChecker::explore(const Configuration& C, EventSet D, EventSet A, Event
     // possibility is that we've finished running everything, and
     // we wouldn't be in deadlock then)
     if (enC.empty()) {
-      XBT_VERB("Maximal configuration detected. Checking for deadlock...");
+      XBT_VERB("**************************");
+      XBT_VERB("*** TRACE INVESTIGATED ***");
+      XBT_VERB("**************************");
+      XBT_VERB("Execution sequence:");
+      for (auto const& s : get_textual_trace())
+        XBT_VERB("  %s", s.c_str());
       get_remote_app().check_deadlock();
     }
 
@@ -108,8 +114,8 @@ void UdporChecker::explore(const Configuration& C, EventSet D, EventSet A, Event
     // that we are searching again from `state(C)`. While the
     // stack of states is properly adjusted to represent
     // `state(C)` all together, the RemoteApp is currently sitting
-    // at some *future* state with resepct to `state(C)` since the
-    // recursive calls have moved it there.
+    // at some *future* state with respect to `state(C)` since the
+    // recursive calls had moved it there.
     restore_program_state_with_current_stack();
 
     // Explore(C, D + {e}, J \ C)
@@ -149,10 +155,22 @@ EventSet UdporChecker::compute_exC(const Configuration& C, const State& stateC,
   EventSet exC                = prev_exC;
   exC.remove(e_cur);
 
+  // IMPORTANT NOTE: In order to have deterministic results, we need to process
+  // the actors in a deterministic manner so that events are discovered by
+  // UDPOR in a deterministic order. The processing done here always processes
+  // actors in a consistent order since `std::map` is by-default ordered using
+  // `std::less<Key>` (see the return type of `State::get_actors_list()`)
   for (const auto& [aid, actor_state] : stateC.get_actors_list()) {
-    for (const auto& transition : actor_state.get_enabled_transitions()) {
-      EventSet extension = ExtensionSetCalculator::partially_extend(C, &unfolding, transition);
-      exC.form_union(extension);
+    const auto& enabled_transitions = actor_state.get_enabled_transitions();
+    if (enabled_transitions.empty()) {
+      XBT_DEBUG("\t Actor `%ld` is disabled: no partial extensions need to be considered", aid);
+    } else {
+      XBT_DEBUG("\t Actor `%ld` is enabled", aid);
+      for (const auto& transition : enabled_transitions) {
+        XBT_DEBUG("\t Considering partial extension for %s", transition->to_string().c_str());
+        EventSet extension = ExtensionSetCalculator::partially_extend(C, &unfolding, transition);
+        exC.form_union(extension);
+      }
     }
   }
   return exC;
@@ -161,8 +179,8 @@ EventSet UdporChecker::compute_exC(const Configuration& C, const State& stateC,
 EventSet UdporChecker::compute_enC(const Configuration& C, const EventSet& exC) const
 {
   EventSet enC;
-  for (const auto e : exC) {
-    if (not e->conflicts_with(C)) {
+  for (const auto* e : exC) {
+    if (C.is_compatible_with(e)) {
       enC.insert(e);
     }
   }
@@ -212,7 +230,7 @@ void UdporChecker::restore_program_state_with_current_stack()
   for (const std::unique_ptr<State>& state : state_stack) {
     if (state == state_stack.back()) /* If we are arrived on the target state, don't replay the outgoing transition */
       break;
-    state->get_transition()->replay(get_remote_app());
+    state->get_transition_out()->replay(get_remote_app());
   }
 }
 
@@ -234,57 +252,102 @@ UnfoldingEvent* UdporChecker::select_next_unfolding_event(const EventSet& A, con
                                 "empty before attempting to select an event from it?");
   }
 
+  // UDPOR's exploration is non-deterministic (as is DPOR's)
+  // in the sense that at any given point there may
+  // be multiple paths that can be followed. The correctness and optimality
+  // of the algorithm remains unaffected by the route taken by UDPOR when
+  // given multiple choices; but to ensure that SimGrid itself has deterministic
+  // behavior on all platforms, we always pick events with lower id's
+  // to ensure we explore the unfolding deterministically.
   if (A.empty()) {
-    return const_cast<UnfoldingEvent*>(*(enC.begin()));
-  }
-
-  for (const auto& event : A) {
-    if (enC.contains(event)) {
-      return const_cast<UnfoldingEvent*>(event);
-    }
+    const auto min_event = std::min_element(enC.begin(), enC.end(),
+                                            [](const auto e1, const auto e2) { return e1->get_id() < e2->get_id(); });
+    return const_cast<UnfoldingEvent*>(*min_event);
+  } else {
+    const auto intersection = A.make_intersection(enC);
+    const auto min_event    = std::min_element(intersection.begin(), intersection.end(),
+                                               [](const auto e1, const auto e2) { return e1->get_id() < e2->get_id(); });
+    return const_cast<UnfoldingEvent*>(*min_event);
   }
-  return nullptr;
 }
 
 void UdporChecker::clean_up_explore(const UnfoldingEvent* e, const Configuration& C, const EventSet& D)
 {
-  const EventSet C_union_D              = C.get_events().make_union(D);
-  const EventSet es_immediate_conflicts = this->unfolding.get_immediate_conflicts_of(e);
-  const EventSet Q_CDU                  = C_union_D.make_union(es_immediate_conflicts.get_local_config());
+  // The "clean-up set" conceptually represents
+  // those events which will no longer be considered
+  // by UDPOR during its exploration. The concept is
+  // introduced to avoid modification during iteration
+  // over the current unfolding to determine who needs to
+  // be removed. Since sets are unordered, it's quite possible
+  // that e.g. two events `e` and `e'` such that `e < e'`
+  // which are determined eligible for removal are removed
+  // in the order `e` and then `e'`. Determining that `e'`
+  // needs to be removed requires that its history be in
+  // tact to e.g. compute the conflicts with the event.
+  //
+  // Thus, we compute the set and remove all of the events
+  // at once in lieu of removing events while iterating over them.
+  // We can hypothesize that processing the events in reverse
+  // topological order would prevent any issues concerning
+  // the order in which are processed
+  EventSet clean_up_set;
+
+  // Q_(C, D, U) = C u D u U (complicated expression)
+  // See page 9 of "Unfolding-based Partial Order Reduction"
+
+  // "C u D" portion
+  const EventSet C_union_D = C.get_events().make_union(D);
+
+  // "U (complicated expression)" portion
+  const EventSet conflict_union = std::accumulate(
+      C_union_D.begin(), C_union_D.end(), EventSet(), [&](const EventSet& acc, const UnfoldingEvent* e_prime) {
+        return acc.make_union(unfolding.get_immediate_conflicts_of(e_prime));
+      });
+
+  const EventSet Q_CDU = C_union_D.make_union(conflict_union.get_local_config());
+
+  XBT_DEBUG("Computed Q_CDU as '%s'", Q_CDU.to_string().c_str());
 
   // Move {e} \ Q_CDU from U to G
   if (not Q_CDU.contains(e)) {
-    XBT_DEBUG("Removing %s from U to G...", e->to_string().c_str());
-    this->unfolding.remove(e);
+    XBT_DEBUG("Moving %s from U to G...", e->to_string().c_str());
+    clean_up_set.insert(e);
   }
 
   // foreach ê in #ⁱ_U(e)
-  for (const auto* e_hat : es_immediate_conflicts) {
+  for (const auto* e_hat : this->unfolding.get_immediate_conflicts_of(e)) {
     // Move [ê] \ Q_CDU from U to G
-    const EventSet to_remove = e_hat->get_history().subtracting(Q_CDU);
-    XBT_DEBUG("Removing {%s} from U to G...", to_remove.to_string().c_str());
-    this->unfolding.remove(to_remove);
+    const EventSet to_remove = e_hat->get_local_config().subtracting(Q_CDU);
+    XBT_DEBUG("Moving {%s} from U to G...", to_remove.to_string().c_str());
+    clean_up_set.form_union(to_remove);
   }
+
+  // TODO: We still perhaps need to
+  // figure out how to deal with the fact that the previous
+  // extension sets computed for past configurations
+  // contain events that may be removed from `U`. Perhaps
+  // it would be best to keep them around forever (they
+  // are moved to `G` after all and can be discarded at will,
+  // which means they may never have to be removed at all).
+  //
+  // Of course, the benefit of moving them into the set `G`
+  // is that the computation for immediate conflicts becomes
+  // more efficient (we have to search all of `U` for such conflicts,
+  // and there would be no reason to search those events
+  // that UDPOR has marked as no longer being important)
+  // For now, there appear to be no "obvious" issues (although
+  // UDPOR's behavior is often far from obvious...)
+  this->unfolding.mark_finished(clean_up_set);
 }
 
 RecordTrace UdporChecker::get_record_trace()
 {
   RecordTrace res;
   for (auto const& state : state_stack)
-    res.push_back(state->get_transition());
+    res.push_back(state->get_transition_out().get());
   return res;
 }
 
-std::vector<std::string> UdporChecker::get_textual_trace()
-{
-  std::vector<std::string> trace;
-  for (auto const& state : state_stack) {
-    const auto* t = state->get_transition();
-    trace.push_back(xbt::string_printf("%ld: %s", t->aid_, t->to_string().c_str()));
-  }
-  return trace;
-}
-
 } // namespace simgrid::mc::udpor
 
 namespace simgrid::mc {