Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Update copyright lines.
[simgrid.git] / src / kernel / context / ContextSwapped.cpp
index 6897767..2a32096 100644 (file)
-/* Copyright (c) 2009-2018. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
+/* Copyright (c) 2009-2021. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
 
 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 
-#include "src/kernel/context/context_private.hpp"
-#include "src/simix/ActorImpl.hpp"
+#include "simgrid/Exception.hpp"
+#include "simgrid/modelchecker.h"
+#include "src/internal_config.h"
+#include "src/kernel/actor/ActorImpl.hpp"
 #include "src/simix/smx_private.hpp"
+#include "xbt/parmap.hpp"
 
-#include "ContextSwapped.hpp"
+#include "src/kernel/context/ContextSwapped.hpp"
+
+#include <memory>
+
+#ifdef _WIN32
+#include <malloc.h>
+#include <windows.h>
+#else
+#include <sys/mman.h>
+#endif
+
+#ifdef __MINGW32__
+#define _aligned_malloc __mingw_aligned_malloc
+#define _aligned_free __mingw_aligned_free
+#endif /*MINGW*/
+
+#if HAVE_VALGRIND_H
+#include <valgrind/valgrind.h>
+#endif
+#if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
+#include <sanitizer/asan_interface.h>
+#endif
+#if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
+#include <sanitizer/tsan_interface.h>
+#endif
 
 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(simix_context);
 
+// The name of this function is currently hardcoded in MC (as string).
+// Do not change it without fixing those references as well.
+void smx_ctx_wrapper(simgrid::kernel::context::SwappedContext* context)
+{
+#if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
+  __sanitizer_finish_switch_fiber(nullptr, &context->asan_ctx_->asan_stack_, &context->asan_ctx_->asan_stack_size_);
+#endif
+  try {
+    (*context)();
+    context->Context::stop();
+  } catch (simgrid::ForcefulKillException const&) {
+    XBT_DEBUG("Caught a ForcefulKillException");
+  } catch (simgrid::Exception const& e) {
+    XBT_INFO("Actor killed by an uncaught exception %s", simgrid::xbt::demangle(typeid(e).name()).get());
+    throw;
+  }
+#if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
+  context->asan_stop_ = true;
+#endif
+  context->suspend();
+  THROW_IMPOSSIBLE;
+}
+
 namespace simgrid {
 namespace kernel {
 namespace context {
 
-unsigned long SwappedContext::process_index_;
-
-SwappedContext* SwappedContext::maestro_context_ = nullptr;
+/* thread-specific storage for the worker's context */
+thread_local SwappedContext* SwappedContext::worker_context_ = nullptr;
 
-void SwappedContext::suspend()
+SwappedContext::SwappedContext(std::function<void()>&& code, smx_actor_t actor, SwappedContextFactory* factory)
+    : Context(std::move(code), actor), factory_(*factory)
 {
-  /* determine the next context */
-  SwappedContext* next_context;
-  unsigned long int i = process_index_;
-  process_index_++;
+  // Save maestro (=first created context) in preparation for run_all
+  if (not SIMIX_context_is_parallel() && factory_.maestro_context_ == nullptr)
+    factory_.maestro_context_ = this;
+
+  if (has_code()) {
+    xbt_assert((actor->get_stacksize() & 0xf) == 0, "Actor stack size should be multiple of 16");
+    if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
+#if PTH_STACKGROWTH != -1
+      xbt_die(
+          "Stack overflow protection is known to be broken on your system: you stacks grow upwards (or detection is "
+          "broken). "
+          "Please disable stack guards with --cfg=contexts:guard-size:0");
+      /* Current code for stack overflow protection assumes that stacks are growing downward (PTH_STACKGROWTH == -1).
+       * Protected pages need to be put after the stack when PTH_STACKGROWTH == 1. */
+#endif
+
+      size_t size = actor->get_stacksize() + smx_context_guard_size;
+#if SIMGRID_HAVE_MC
+      /* Cannot use posix_memalign when SIMGRID_HAVE_MC. Align stack by hand, and save the
+       * pointer returned by xbt_malloc0. */
+      auto* alloc          = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(size + xbt_pagesize));
+      stack_               = alloc - (reinterpret_cast<uintptr_t>(alloc) & (xbt_pagesize - 1)) + xbt_pagesize;
+      reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1] = alloc;
+#elif !defined(_WIN32)
+      void* alloc;
+      if (posix_memalign(&alloc, xbt_pagesize, size) != 0)
+        xbt_die("Failed to allocate stack.");
+      this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(alloc);
+#else
+      this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(_aligned_malloc(size, xbt_pagesize));
+#endif
 
-  if (i < simix_global->process_to_run.size()) {
-    /* execute the next process */
-    XBT_DEBUG("Run next process");
-    next_context = static_cast<SwappedContext*>(simix_global->process_to_run[i]->context_);
+#ifndef _WIN32
+      if (mprotect(this->stack_, smx_context_guard_size, PROT_NONE) == -1) {
+        xbt_die(
+            "Failed to protect stack: %s.\n"
+            "If you are running a lot of actors, you may be exceeding the amount of mappings allowed per process.\n"
+            "On Linux systems, change this value with sudo sysctl -w vm.max_map_count=newvalue (default value: 65536)\n"
+            "Please see "
+            "https://simgrid.org/doc/latest/Configuring_SimGrid.html#configuring-the-user-code-virtualization for more "
+            "information.",
+            strerror(errno));
+        /* This is fatal. We are going to fail at some point when we try reusing this. */
+      }
+#endif
+      this->stack_ = this->stack_ + smx_context_guard_size;
+    } else {
+      this->stack_ = static_cast<unsigned char*>(xbt_malloc0(actor->get_stacksize()));
+    }
+
+#if HAVE_VALGRIND_H
+    if (RUNNING_ON_VALGRIND)
+      this->valgrind_stack_id_ = VALGRIND_STACK_REGISTER(this->stack_, this->stack_ + actor->get_stacksize());
+#endif
+#if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
+    this->asan_stack_ = get_stack_bottom();
+#endif
+#if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
+    this->tsan_fiber_ = __tsan_create_fiber(0);
+#endif
   } else {
-    /* all processes were run, return to maestro */
-    XBT_DEBUG("No more process to run");
-    next_context = static_cast<SwappedContext*>(get_maestro());
+    // not has_code(): in maestro context
+#if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
+    this->tsan_fiber_ = __tsan_get_current_fiber();
+#endif
   }
-  Context::set_current(next_context);
-  this->swap_into(next_context);
 }
 
+SwappedContext::~SwappedContext()
+{
+  if (stack_ == nullptr) // maestro has no extra stack
+    return;
+
+#if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
+  __tsan_destroy_fiber(tsan_fiber_);
+#endif
+#if HAVE_VALGRIND_H
+  if (RUNNING_ON_VALGRIND)
+    VALGRIND_STACK_DEREGISTER(valgrind_stack_id_);
+#endif
+
+#ifndef _WIN32
+  if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
+    stack_ = stack_ - smx_context_guard_size;
+    if (mprotect(stack_, smx_context_guard_size, PROT_READ | PROT_WRITE) == -1) {
+      XBT_WARN("Failed to remove page protection: %s", strerror(errno));
+      /* try to pursue anyway */
+    }
+#if SIMGRID_HAVE_MC
+    /* Retrieve the saved pointer.  See SIMIX_context_stack_new above. */
+    stack_ = reinterpret_cast<unsigned char**>(stack_)[-1];
+#endif
+  }
+#endif /* not windows */
+
+  xbt_free(stack_);
+}
+
+unsigned char* SwappedContext::get_stack_bottom() const
+{
+  // Depending on the stack direction, its bottom (that make_fcontext needs) may be the lower or higher end
+#if PTH_STACKGROWTH == 1
+  return stack_;
+#else
+  return stack_ + get_actor()->get_stacksize();
+#endif
+}
+
+void SwappedContext::stop()
+{
+  Context::stop();
+  /* We must cut the actor execution using an exception to properly free the C++ RAII variables */
+  throw ForcefulKillException();
+}
+
+void SwappedContext::swap_into(SwappedContext* to)
+{
+#if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
+  void* fake_stack = nullptr;
+  to->asan_ctx_    = this;
+  __sanitizer_start_switch_fiber(this->asan_stop_ ? nullptr : &fake_stack, to->asan_stack_, to->asan_stack_size_);
+#endif
+#if HAVE_SANITIZER_THREAD_FIBER_SUPPORT
+  __tsan_switch_to_fiber(to->tsan_fiber_, 0);
+#endif
+
+  swap_into_for_real(to);
+
+#if HAVE_SANITIZER_ADDRESS_FIBER_SUPPORT
+  __sanitizer_finish_switch_fiber(fake_stack, &this->asan_ctx_->asan_stack_, &this->asan_ctx_->asan_stack_size_);
+#endif
+}
+
+/** Maestro wants to run all ready actors */
+void SwappedContextFactory::run_all()
+{
+  /* This function is called by maestro at the beginning of a scheduling round to get all working threads executing some
+   * stuff It is much easier to understand what happens if you see the working threads as bodies that swap their soul
+   * for the ones of the simulated processes that must run.
+   */
+  if (SIMIX_context_is_parallel()) {
+    // We lazily create the parmap so that all options are actually processed when doing so.
+    if (parmap_ == nullptr)
+      parmap_ = std::make_unique<simgrid::xbt::Parmap<smx_actor_t>>(SIMIX_context_get_nthreads(),
+                                                                    SIMIX_context_get_parallel_mode());
+
+    // Usually, Parmap::apply() executes the provided function on all elements of the array.
+    // Here, the executed function does not return the control to the parmap before all the array is processed:
+    //   - suspend() should switch back to the worker_context (either maestro or one of its minions) to return
+    //     the control to the parmap. Instead, it uses parmap_->next() to steal another work, and does it directly.
+    //     It only yields back to worker_context when the work array is exhausted.
+    //   - So, resume() is only launched from the parmap for the first job of each minion.
+    parmap_->apply(
+        [](const actor::ActorImpl* process) {
+          auto* context = static_cast<SwappedContext*>(process->context_.get());
+          context->resume();
+        },
+        simix_global->actors_to_run);
+  } else { // sequential execution
+    if (simix_global->actors_to_run.empty())
+      return;
+
+    /* maestro is already saved in the first slot of workers_context_ */
+    const actor::ActorImpl* first_actor = simix_global->actors_to_run.front();
+    process_index_          = 1;
+    /* execute the first actor; it will chain to the others when using suspend() */
+    static_cast<SwappedContext*>(first_actor->context_.get())->resume();
+  }
+}
+
+/** Maestro wants to yield back to a given actor, so awake it on the current thread
+ *
+ * In parallel, it is only applied to the N first elements of the parmap array,
+ * where N is the amount of worker threads in the parmap.
+ * See SwappedContextFactory::run_all for details.
+ */
 void SwappedContext::resume()
 {
-  SwappedContext* old = static_cast<SwappedContext*>(self());
+  auto* old = static_cast<SwappedContext*>(self());
+  if (SIMIX_context_is_parallel()) {
+    // Save my current soul (either maestro, or one of the minions) in a thread-specific area
+    worker_context_ = old;
+  }
+  // Switch my soul and the actor's one
   Context::set_current(this);
   old->swap_into(this);
+  // No body runs that soul anymore at this point, but it is stored in a safe place.
+  // When the executed actor will do a blocking action, ActorImpl::yield() will call suspend(), below.
 }
 
-void SwappedContext::run_all()
+/** The actor wants to yield back to maestro, because it is blocked in a simcall (i.e., in ActorImpl::yield())
+ *
+ * Actually, it does not really yield back to maestro, but directly into the next executable actor.
+ *
+ * This makes the parmap::apply awkward (see SwappedContextFactory::run_all()) because it only apply regularly
+ * on the few first elements of the array, but it saves a lot of context switches back to maestro,
+ * and directly forth to the next executable actor.
+ */
+void SwappedContext::suspend()
 {
-  if (simix_global->process_to_run.empty())
-    return;
-  smx_actor_t first_process = simix_global->process_to_run.front();
-  process_index_            = 1;
-  /* execute the first process */
-  static_cast<SwappedContext*>(first_process->context_)->resume();
+  SwappedContext* next_context;
+  if (SIMIX_context_is_parallel()) {
+    // Get some more work to directly swap into the next executable actor instead of yielding back to the parmap
+    boost::optional<smx_actor_t> next_work = factory_.parmap_->next();
+    if (next_work) {
+      // There is a next soul to embody (ie, another executable actor)
+      XBT_DEBUG("Run next process");
+      next_context = static_cast<SwappedContext*>(next_work.get()->context_.get());
+    } else {
+      // All actors were run, go back to the parmap context
+      XBT_DEBUG("No more actors to run");
+      // worker_context_ is my own soul, stored in thread_local when starting the scheduling round
+      next_context = worker_context_;
+      // When given that soul, the body will wait for the next scheduling round
+    }
+  } else { // sequential execution
+    /* determine the next context */
+    unsigned long int i = factory_.process_index_;
+    factory_.process_index_++;
+
+    if (i < simix_global->actors_to_run.size()) {
+      /* Actually swap into the next actor directly without transiting to maestro */
+      XBT_DEBUG("Run next actor");
+      next_context = static_cast<SwappedContext*>(simix_global->actors_to_run[i]->context_.get());
+    } else {
+      /* all processes were run, actually return to maestro */
+      XBT_DEBUG("No more actors to run");
+      next_context = factory_.maestro_context_;
+    }
+  }
+  Context::set_current(next_context);
+  this->swap_into(next_context);
 }
+
 } // namespace context
 } // namespace kernel
 } // namespace simgrid