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model-checker : stateless model checking for liveness properties
[simgrid.git] / src / mc / mc_liveness.c
index 9b92e21..eee9305 100644 (file)
@@ -7,6 +7,7 @@ XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(mc_liveness, mc,
 xbt_dynar_t initial_pairs = NULL;
 int max_pair = 0;
 xbt_dynar_t reached_pairs;
+extern mc_snapshot_t initial_snapshot;
 
 mc_pair_t new_pair(mc_snapshot_t sn, mc_state_t sg, xbt_state_t st){
   mc_pair_t p = NULL;
@@ -21,7 +22,6 @@ mc_pair_t new_pair(mc_snapshot_t sn, mc_state_t sg, xbt_state_t st){
     
 }
 
-
 int reached(mc_pair_t pair){
 
   char* hash_reached = malloc(sizeof(char)*160);
@@ -53,34 +53,6 @@ void set_pair_reached(mc_pair_t pair){
 
 }
 
-void MC_show_snapshot_stack(xbt_fifo_t stack){
-  int value;
-  mc_pair_t pair;
-  xbt_fifo_item_t item;
-  smx_req_t req;
-  char *req_str = NULL;
-  
-  for (item = xbt_fifo_get_last_item(stack);
-       (item ? (pair = (mc_pair_t) (xbt_fifo_get_item_content(item)))
-        : (NULL)); item = xbt_fifo_get_prev_item(item)) {
-    req = MC_state_get_executed_request(pair->graph_state, &value);
-    if(req){
-      req_str = MC_request_to_string(req, value);
-      XBT_INFO("%s", req_str);
-      xbt_free(req_str);
-    }
-  }
-}
-
-void MC_dump_snapshot_stack(xbt_fifo_t stack){
-  mc_pair_t pair;
-
-  MC_SET_RAW_MEM;
-  while ((pair = (mc_pair_t) xbt_fifo_pop(stack)) != NULL)
-    MC_pair_delete(pair);
-  MC_UNSET_RAW_MEM;
-}
-
 void MC_pair_delete(mc_pair_t pair){
   xbt_free(pair->graph_state->proc_status);
   xbt_free(pair->graph_state);
@@ -175,10 +147,10 @@ int visited(mc_pair_t pair, int sc){
 }
 
 
-void MC_vddfs_with_restore_snapshot_init(xbt_automaton_t a){
+void MC_vddfs_stateful_init(xbt_automaton_t a){
 
   XBT_DEBUG("**************************************************");
-  XBT_DEBUG("Double-DFS with visited state and restore snapshot init");
+  XBT_DEBUG("Double-DFS stateful with visited state init");
   XBT_DEBUG("**************************************************");
  
   mc_pair_t mc_initial_pair;
@@ -255,36 +227,36 @@ void MC_vddfs_with_restore_snapshot_init(xbt_automaton_t a){
   xbt_dynar_foreach(successors, cursor, pair_succ){
     MC_SET_RAW_MEM;
 
-    xbt_fifo_unshift(mc_snapshot_stack, pair_succ);
+    xbt_fifo_unshift(mc_stack_liveness_stateful, pair_succ);
     set_pair_visited(pair_succ, 0);
 
     MC_UNSET_RAW_MEM;
 
     if(cursor == 0){
-      MC_vddfs_with_restore_snapshot(a, 0, 0);
+      MC_vddfs_stateful(a, 0, 0);
     }else{
-      MC_vddfs_with_restore_snapshot(a, 0, 1);
+      MC_vddfs_stateful(a, 0, 1);
     }
   }  
 }
 
 
-void MC_vddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int restore){
+void MC_vddfs_stateful(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int restore){
 
   smx_process_t process = NULL;
 
 
-  if(xbt_fifo_size(mc_snapshot_stack) == 0)
+  if(xbt_fifo_size(mc_stack_liveness_stateful) == 0)
     return;
 
   if(restore == 1){
-    MC_restore_snapshot(((mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_snapshot_stack)))->system_state);
+    MC_restore_snapshot(((mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack_liveness_stateful)))->system_state);
     MC_UNSET_RAW_MEM;
   }
 
 
   /* Get current state */
-  mc_pair_t current_pair = (mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_snapshot_stack));
+  mc_pair_t current_pair = (mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack_liveness_stateful));
 
   if(restore==1){
     xbt_swag_foreach(process, simix_global->process_list){
@@ -396,8 +368,8 @@ void MC_vddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int res
        XBT_INFO("|             ACCEPTANCE CYCLE            |");
        XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
        XBT_INFO("Counter-example that violates formula :");
-       MC_show_snapshot_stack(mc_snapshot_stack);
-       MC_dump_snapshot_stack(mc_snapshot_stack);
+       MC_show_stack_liveness_stateful(mc_stack_liveness_stateful);
+       MC_dump_stack_liveness_stateful(mc_stack_liveness_stateful);
        MC_print_statistics_pairs(mc_stats_pair);
        exit(0);
       }
@@ -407,11 +379,11 @@ void MC_vddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int res
        mc_stats_pair->executed_transitions++;
  
        MC_SET_RAW_MEM;
-       xbt_fifo_unshift(mc_snapshot_stack, pair_succ);
+       xbt_fifo_unshift(mc_stack_liveness_stateful, pair_succ);
        set_pair_visited(pair_succ, search_cycle);
        MC_UNSET_RAW_MEM;
 
-       MC_vddfs_with_restore_snapshot(a, search_cycle, 0);
+       MC_vddfs_stateful(a, search_cycle, 0);
 
        if((search_cycle == 0) && (current_pair->automaton_state->type == 1)){
 
@@ -426,7 +398,7 @@ void MC_vddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int res
            
          set_pair_reached(current_pair);
          XBT_DEBUG("Acceptance pair : graph=%p, automaton=%p(%s)", current_pair->graph_state, current_pair->automaton_state, current_pair->automaton_state->id);
-         MC_vddfs_with_restore_snapshot(a, 1, 1);
+         MC_vddfs_stateful(a, 1, 1);
 
        }
       }else{
@@ -445,7 +417,7 @@ void MC_vddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int res
 
   
   MC_SET_RAW_MEM;
-  xbt_fifo_shift(mc_snapshot_stack);
+  xbt_fifo_shift(mc_stack_liveness_stateful);
   XBT_DEBUG("Pair (graph=%p, automaton =%p) shifted in snapshot_stack", current_pair->graph_state, current_pair->automaton_state);
   MC_UNSET_RAW_MEM;
 
@@ -453,13 +425,13 @@ void MC_vddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int res
 
 
 
-/********************* Double-DFS without visited state *******************/
+/********************* Double-DFS stateful without visited state *******************/
 
 
-void MC_ddfs_with_restore_snapshot_init(xbt_automaton_t a){
+void MC_ddfs_stateful_init(xbt_automaton_t a){
 
   XBT_DEBUG("**************************************************");
-  XBT_DEBUG("Double-DFS without visited state and with restore snapshot init");
+  XBT_DEBUG("Double-DFS stateful without visited state init");
   XBT_DEBUG("**************************************************");
  
   mc_pair_t mc_initial_pair;
@@ -535,35 +507,35 @@ void MC_ddfs_with_restore_snapshot_init(xbt_automaton_t a){
   xbt_dynar_foreach(successors, cursor, pair_succ){
     MC_SET_RAW_MEM;
 
-    xbt_fifo_unshift(mc_snapshot_stack, pair_succ);
+    xbt_fifo_unshift(mc_stack_liveness_stateful, pair_succ);
 
     MC_UNSET_RAW_MEM;
 
     if(cursor == 0){
-      MC_ddfs_with_restore_snapshot(a, 0, 0);
+      MC_ddfs_stateful(a, 0, 0);
     }else{
-      MC_ddfs_with_restore_snapshot(a, 0, 1);
+      MC_ddfs_stateful(a, 0, 1);
     }
   }  
 }
 
 
-void MC_ddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int restore){
+void MC_ddfs_stateful(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int restore){
 
   smx_process_t process = NULL;
 
 
-  if(xbt_fifo_size(mc_snapshot_stack) == 0)
+  if(xbt_fifo_size(mc_stack_liveness_stateful) == 0)
     return;
 
   if(restore == 1){
-    MC_restore_snapshot(((mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_snapshot_stack)))->system_state);
+    MC_restore_snapshot(((mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack_liveness_stateful)))->system_state);
     MC_UNSET_RAW_MEM;
   }
 
 
   /* Get current state */
-  mc_pair_t current_pair = (mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_snapshot_stack));
+  mc_pair_t current_pair = (mc_pair_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack_liveness_stateful));
 
   if(restore==1){
     xbt_swag_foreach(process, simix_global->process_list){
@@ -675,8 +647,8 @@ void MC_ddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int rest
        XBT_INFO("|             ACCEPTANCE CYCLE            |");
        XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
        XBT_INFO("Counter-example that violates formula :");
-       MC_show_snapshot_stack(mc_snapshot_stack);
-       MC_dump_snapshot_stack(mc_snapshot_stack);
+       MC_show_stack_liveness_stateful(mc_stack_liveness_stateful);
+       MC_dump_stack_liveness_stateful(mc_stack_liveness_stateful);
        MC_print_statistics_pairs(mc_stats_pair);
        exit(0);
       }
@@ -684,10 +656,10 @@ void MC_ddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int rest
       mc_stats_pair->executed_transitions++;
  
       MC_SET_RAW_MEM;
-      xbt_fifo_unshift(mc_snapshot_stack, pair_succ);
+      xbt_fifo_unshift(mc_stack_liveness_stateful, pair_succ);
       MC_UNSET_RAW_MEM;
 
-      MC_ddfs_with_restore_snapshot(a, search_cycle, 0);
+      MC_ddfs_stateful(a, search_cycle, 0);
 
       if((search_cycle == 0) && (current_pair->automaton_state->type == 1)){
 
@@ -702,7 +674,7 @@ void MC_ddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int rest
            
        set_pair_reached(current_pair);
        XBT_DEBUG("Acceptance pair : graph=%p, automaton=%p(%s)", current_pair->graph_state, current_pair->automaton_state, current_pair->automaton_state->id);
-       MC_ddfs_with_restore_snapshot(a, 1, 1);
+       MC_ddfs_stateful(a, 1, 1);
 
       }
     }
@@ -716,9 +688,299 @@ void MC_ddfs_with_restore_snapshot(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int rest
 
   
   MC_SET_RAW_MEM;
-  xbt_fifo_shift(mc_snapshot_stack);
+  xbt_fifo_shift(mc_stack_liveness_stateful);
   XBT_DEBUG("Pair (graph=%p, automaton =%p) shifted in snapshot_stack", current_pair->graph_state, current_pair->automaton_state);
   MC_UNSET_RAW_MEM;
 
 }
 
+
+
+/********************* Double-DFS stateless *******************/
+
+void MC_pair_stateless_delete(mc_pair_stateless_t pair){
+  xbt_free(pair->graph_state->proc_status);
+  xbt_free(pair->graph_state);
+  //xbt_free(pair->automaton_state); -> FIXME : à implémenter
+  xbt_free(pair);
+}
+
+mc_pair_stateless_t new_pair_stateless(mc_state_t sg, xbt_state_t st){
+  mc_pair_stateless_t p = NULL;
+  p = xbt_new0(s_mc_pair_stateless_t, 1);
+  p->automaton_state = st;
+  p->graph_state = sg;
+  mc_stats_pair->expanded_pairs++;
+  return p;
+}
+
+
+int reached_stateless(mc_pair_stateless_t pair){
+
+  char* hash_reached = malloc(sizeof(char)*160);
+  unsigned int c= 0;
+
+  MC_SET_RAW_MEM;
+  char *hash = malloc(sizeof(char)*160);
+  xbt_sha((char *)&pair, hash);
+  xbt_dynar_foreach(reached_pairs, c, hash_reached){
+    if(strcmp(hash, hash_reached) == 0){
+      MC_UNSET_RAW_MEM;
+      return 1;
+    }
+  }
+  
+  MC_UNSET_RAW_MEM;
+  return 0;
+}
+
+void set_pair_stateless_reached(mc_pair_stateless_t pair){
+
+  if(reached_stateless(pair) == 0){
+    MC_SET_RAW_MEM;
+    char *hash = malloc(sizeof(char)*160) ;
+    xbt_sha((char *)&pair, hash);
+    xbt_dynar_push(reached_pairs, &hash); 
+    MC_UNSET_RAW_MEM;
+  }
+
+}
+
+
+void MC_ddfs_stateless_init(xbt_automaton_t a){
+
+  XBT_DEBUG("**************************************************");
+  XBT_DEBUG("Double-DFS stateless init");
+  XBT_DEBUG("**************************************************");
+  mc_pair_stateless_t mc_initial_pair;
+  mc_state_t initial_graph_state;
+  smx_process_t process; 
+  MC_wait_for_requests();
+
+  MC_SET_RAW_MEM;
+
+  initial_graph_state = MC_state_pair_new();
+  xbt_swag_foreach(process, simix_global->process_list){
+    if(MC_process_is_enabled(process)){
+      MC_state_interleave_process(initial_graph_state, process);
+    }
+  }
+
+  reached_pairs = xbt_dynar_new(sizeof(char *), NULL); 
+
+  MC_UNSET_RAW_MEM; 
+
+  /* regarder dans l'automate toutes les transitions activables grâce à l'état initial du système 
+    -> donnera les états initiaux de la propriété consistants avec l'état initial du système */
+
+  unsigned int cursor = 0;
+  unsigned int cursor2 = 0;
+  xbt_state_t state = NULL;
+  int res;
+  xbt_transition_t transition_succ;
+  xbt_dynar_t successors = xbt_dynar_new(sizeof(mc_pair_stateless_t), NULL);
+  mc_pair_stateless_t pair_succ;
+
+  xbt_dynar_foreach(a->states, cursor, state){
+    if(state->type == -1){
+      xbt_dynar_foreach(state->out, cursor2, transition_succ){
+       res = MC_automaton_evaluate_label(a, transition_succ->label);
+       
+       if((res == 1) || (res == 2)){
+        
+         MC_SET_RAW_MEM;
+
+         mc_initial_pair = new_pair_stateless(initial_graph_state, transition_succ->dst);
+         xbt_dynar_push(successors, &mc_initial_pair);
+
+         MC_UNSET_RAW_MEM;
+
+       }
+      }
+    }
+  }
+
+  cursor = 0;
+
+  if(xbt_dynar_length(successors) == 0){
+    xbt_dynar_foreach(a->states, cursor, state){
+      if(state->type == -1){
+       MC_SET_RAW_MEM;
+
+       mc_initial_pair = new_pair_stateless(initial_graph_state, transition_succ->dst);
+       xbt_dynar_push(successors, &mc_initial_pair);
+       
+       MC_UNSET_RAW_MEM;
+      }
+    }
+  }
+
+  cursor = 0;
+  xbt_dynar_foreach(successors, cursor, pair_succ){
+    MC_SET_RAW_MEM;
+
+    xbt_fifo_unshift(mc_stack_liveness_stateless, pair_succ);
+
+    /* Save the initial state */
+    initial_snapshot = xbt_new0(s_mc_snapshot_t, 1);
+    MC_take_snapshot(initial_snapshot);
+
+    MC_UNSET_RAW_MEM;
+
+    if(cursor == 0){
+      MC_ddfs_stateless(a, 0, 0);
+    }else{
+      MC_ddfs_stateless(a, 0, 1);
+    }
+  }  
+}
+
+
+void MC_ddfs_stateless(xbt_automaton_t a, int search_cycle, int replay){
+
+ smx_process_t process = NULL;
+
+
+  if(xbt_fifo_size(mc_stack_liveness_stateless) == 0)
+    return;
+
+  /* Get current state */
+  mc_pair_stateless_t current_pair = (mc_pair_stateless_t)xbt_fifo_get_item_content(xbt_fifo_get_first_item(mc_stack_liveness_stateless));
+
+  XBT_DEBUG("********************* ( Depth = %d, search_cycle = %d )", xbt_fifo_size(mc_stack_liveness_stateless), search_cycle);
+  XBT_DEBUG("Pair : graph=%p, automaton=%p(%s), %u interleave", current_pair->graph_state, current_pair->automaton_state, current_pair->automaton_state->id,MC_state_interleave_size(current_pair->graph_state));
+  
+
+  mc_stats_pair->visited_pairs++;
+
+  int value;
+  mc_state_t next_graph_state = NULL;
+  smx_req_t req = NULL;
+  char *req_str;
+
+  mc_pair_stateless_t pair_succ;
+  xbt_transition_t transition_succ;
+  unsigned int cursor;
+  int res;
+
+  xbt_dynar_t successors;
+
+  mc_pair_stateless_t next_pair;  
+  
+  while((req = MC_state_get_request(current_pair->graph_state, &value)) != NULL){
+
+    //XBT_DEBUG("Interleave size %u", MC_state_interleave_size(current_pair->graph_state));
+
+    /* Debug information */
+    if(XBT_LOG_ISENABLED(mc_liveness, xbt_log_priority_debug)){
+      req_str = MC_request_to_string(req, value);
+      XBT_DEBUG("Execute: %s", req_str);
+      xbt_free(req_str);
+    }
+
+    //sleep(1);
+
+    MC_state_set_executed_request(current_pair->graph_state, req, value);   
+    
+    /* Answer the request */
+    SIMIX_request_pre(req, value);
+
+    /* Wait for requests (schedules processes) */
+    MC_wait_for_requests();
+
+
+    /* Create the new expanded graph_state */
+    MC_SET_RAW_MEM;
+
+    next_graph_state = MC_state_pair_new();
+    
+    /* Get enabled process and insert it in the interleave set of the next graph_state */
+    xbt_swag_foreach(process, simix_global->process_list){
+      if(MC_process_is_enabled(process)){
+       MC_state_interleave_process(next_graph_state, process);
+      }
+    }
+
+    successors = xbt_dynar_new(sizeof(mc_pair_stateless_t), NULL);
+      
+    MC_UNSET_RAW_MEM;
+
+    //xbt_dynar_reset(successors);
+    
+    cursor = 0;
+   
+    xbt_dynar_foreach(current_pair->automaton_state->out, cursor, transition_succ){
+
+      res = MC_automaton_evaluate_label(a, transition_succ->label);
+
+      MC_SET_RAW_MEM;
+       
+      if((res == 1) || (res == 2)){ // enabled transition in automaton
+       next_pair = new_pair_stateless(next_graph_state, transition_succ->dst);
+       xbt_dynar_push(successors, &next_pair);
+      }
+
+      MC_UNSET_RAW_MEM;
+    }
+
+   
+    if(xbt_dynar_length(successors) == 0){
+
+      MC_SET_RAW_MEM;
+      next_pair = new_pair_stateless(next_graph_state, current_pair->automaton_state);
+      xbt_dynar_push(successors, &next_pair);
+      MC_UNSET_RAW_MEM;
+       
+    }
+
+    cursor = 0;
+
+    xbt_dynar_foreach(successors, cursor, pair_succ){
+
+      if((search_cycle == 1) && (reached_stateless(pair_succ) == 1)){
+       XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
+       XBT_INFO("|             ACCEPTANCE CYCLE            |");
+       XBT_INFO("*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*");
+       XBT_INFO("Counter-example that violates formula :");
+       MC_show_stack_liveness_stateless(mc_stack_liveness_stateless);
+       MC_dump_stack_liveness_stateless(mc_stack_liveness_stateless);
+       MC_print_statistics_pairs(mc_stats_pair);
+       exit(0);
+      }
+       
+      mc_stats_pair->executed_transitions++;
+      MC_SET_RAW_MEM;
+      xbt_fifo_unshift(mc_stack_liveness_stateless, pair_succ);
+      MC_UNSET_RAW_MEM;
+
+      
+
+      MC_ddfs_stateless(a, search_cycle, 0);
+
+      if((search_cycle == 0) && (current_pair->automaton_state->type == 1)){
+
+       set_pair_stateless_reached(current_pair);
+       XBT_DEBUG("Acceptance pair : graph=%p, automaton=%p(%s)", current_pair->graph_state, current_pair->automaton_state, current_pair->automaton_state->id);
+       MC_replay_liveness(mc_stack_liveness_stateless);
+       MC_ddfs_stateless(a, 1, 1);
+
+      }
+    }
+    
+    if(MC_state_interleave_size(current_pair->graph_state) > 0){
+      XBT_DEBUG("Backtracking to depth %u", xbt_fifo_size(mc_stack_liveness_stateless));
+      MC_replay_liveness(mc_stack_liveness_stateless);
+    }
+  }
+
+  
+  MC_SET_RAW_MEM;
+  xbt_fifo_shift(mc_stack_liveness_stateless);
+  XBT_DEBUG("Pair (graph=%p, automaton =%p) shifted in stack", current_pair->graph_state, current_pair->automaton_state);
+  MC_UNSET_RAW_MEM;
+
+}
+