Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Kill the now useless ParallelRawContext and ParallelBoostContext
[simgrid.git] / src / kernel / context / ContextSwapped.cpp
index 6897767..fc2663e 100644 (file)
@@ -3,11 +3,30 @@
 /* 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 "simgrid/modelchecker.h"
+#include "src/internal_config.h"
 #include "src/kernel/context/context_private.hpp"
 #include "src/simix/ActorImpl.hpp"
 #include "src/simix/smx_private.hpp"
+#include "xbt/parmap.hpp"
 
-#include "ContextSwapped.hpp"
+#include "src/kernel/context/ContextSwapped.hpp"
+
+#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
 
 XBT_LOG_EXTERNAL_DEFAULT_CATEGORY(simix_context);
 
@@ -15,46 +34,243 @@ namespace simgrid {
 namespace kernel {
 namespace context {
 
-unsigned long SwappedContext::process_index_;
+/* Parallel execution */
+simgrid::xbt::Parmap<smx_actor_t>* SwappedContext::parmap_;
+std::atomic<uintptr_t> SwappedContext::threads_working_;       /* number of threads that have started their work */
+thread_local uintptr_t SwappedContext::worker_id_;             /* thread-specific storage for the thread id */
+std::vector<SwappedContext*> SwappedContext::workers_context_; /* space to save the worker's context in each thread */
+
+SwappedContextFactory::SwappedContextFactory(std::string name)
+    : ContextFactory(name), parallel_(SIMIX_context_is_parallel())
+{
+  SwappedContext::set_maestro(nullptr);
+  SwappedContext::initialize(parallel_);
+}
+SwappedContextFactory::~SwappedContextFactory()
+{
+  SwappedContext::finalize();
+}
+
+void SwappedContext::initialize(bool parallel)
+{
+  parmap_ = nullptr; // will be created lazily with the right parameters if needed (ie, in parallel)
+  if (parallel) {
+    workers_context_.clear();
+    workers_context_.resize(SIMIX_context_get_nthreads(), nullptr);
+  }
+}
+
+void SwappedContext::finalize()
+{
+  delete parmap_;
+  parmap_ = nullptr;
+  workers_context_.clear();
+}
 
 SwappedContext* SwappedContext::maestro_context_ = nullptr;
 
-void SwappedContext::suspend()
+SwappedContext::SwappedContext(std::function<void()> code, void_pfn_smxprocess_t cleanup_func, smx_actor_t process,
+                               SwappedContextFactory* factory)
+    : Context(std::move(code), cleanup_func, process), factory_(factory)
+{
+  if (has_code()) {
+    if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
+
+#if !defined(PTH_STACKGROWTH) || (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 = smx_context_stack_size + 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. */
+      char* alloc           = (char*)xbt_malloc0(size + xbt_pagesize);
+      stack_                = alloc - ((uintptr_t)alloc & (xbt_pagesize - 1)) + xbt_pagesize;
+      *((void**)stack_ - 1) = alloc;
+#elif !defined(_WIN32)
+      if (posix_memalign(&this->stack_, xbt_pagesize, size) != 0)
+        xbt_die("Failed to allocate stack.");
+#else
+      this->stack_ = _aligned_malloc(size, xbt_pagesize);
+#endif
+
+#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 http://simgrid.gforge.inria.fr/simgrid/latest/doc/html/options.html#options_virt for more "
+            "info.",
+            strerror(errno));
+        /* This is fatal. We are going to fail at some point when we try reusing this. */
+      }
+#endif
+      this->stack_ = (char*)this->stack_ + smx_context_guard_size;
+    } else {
+      this->stack_ = xbt_malloc0(smx_context_stack_size);
+    }
+
+#if HAVE_VALGRIND_H
+    unsigned int valgrind_stack_id =
+        VALGRIND_STACK_REGISTER(this->stack_, (char*)this->stack_ + smx_context_stack_size);
+    memcpy((char*)this->stack_ + smx_context_usable_stack_size, &valgrind_stack_id, sizeof valgrind_stack_id);
+#endif
+  }
+}
+
+SwappedContext::~SwappedContext()
+{
+  if (stack_ == nullptr) // maestro has no extra stack
+    return;
+
+#if HAVE_VALGRIND_H
+  unsigned int valgrind_stack_id;
+  memcpy(&valgrind_stack_id, (char*)stack_ + smx_context_usable_stack_size, sizeof valgrind_stack_id);
+  VALGRIND_STACK_DEREGISTER(valgrind_stack_id);
+#endif
+
+#ifndef _WIN32
+  if (smx_context_guard_size > 0 && not MC_is_active()) {
+    stack_ = (char*)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_ = *((void**)stack_ - 1);
+#endif
+  }
+#endif /* not windows */
+
+  xbt_free(stack_);
+}
+
+void SwappedContext::stop()
+{
+  Context::stop();
+  throw StopRequest();
+}
+
+/** Maestro wants to run all ready actors */
+void SwappedContextFactory::run_all()
 {
-  /* determine the next context */
-  SwappedContext* next_context;
-  unsigned long int i = process_index_;
-  process_index_++;
-
-  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_);
-  } else {
-    /* all processes were run, return to maestro */
-    XBT_DEBUG("No more process to run");
-    next_context = static_cast<SwappedContext*>(get_maestro());
+  /* 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 (parallel_) {
+    SwappedContext::threads_working_ = 0;
+
+    // We lazily create the parmap so that all options are actually processed when doing so.
+    if (SwappedContext::parmap_ == nullptr)
+      SwappedContext::parmap_ =
+          new 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.
+    SwappedContext::parmap_->apply(
+        [](smx_actor_t process) {
+          SwappedContext* context = static_cast<SwappedContext*>(process->context_);
+          context->resume();
+        },
+        simix_global->process_to_run);
+  } else { // sequential execution
+    if (simix_global->process_to_run.empty())
+      return;
+    smx_actor_t first_actor = simix_global->process_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_)->resume();
   }
-  Context::set_current(next_context);
-  this->swap_into(next_context);
 }
 
+/** 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());
-  Context::set_current(this);
-  old->swap_into(this);
+  if (factory_->parallel_) {
+    // Save the thread number (my body) in an os-thread-specific area
+    worker_id_ = threads_working_.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
+    // Save my current soul (either maestro, or one of the minions) in a permanent area
+    SwappedContext* worker_context = static_cast<SwappedContext*>(self());
+    workers_context_[worker_id_]   = worker_context;
+    // Switch my soul and the actor's one
+    Context::set_current(this);
+    worker_context->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, SIMIX_process_yield() will call suspend(), below.
+  } else { // sequential execution
+    // Maestro is always the calling thread of this function (ie, self() == maestro)
+    SwappedContext* old = static_cast<SwappedContext*>(self());
+    Context::set_current(this);
+    old->swap_into(this);
+  }
 }
 
-void SwappedContext::run_all()
+/** The actor wants to yield back to maestro, because it is blocked in a simcall (ie in SIMIX_process_yield())
+ *
+ * Actually, it does not really yield back to maestro, but directly into the next executable actor.
+ *
+ * This makes the parmap::apply awkward (see ParallelUContext::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();
+  if (factory_->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 = parmap_->next();
+    SwappedContext* next_context;
+    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_);
+    } else {
+      // All actors were run, go back to the parmap context
+      XBT_DEBUG("No more processes to run");
+      // worker_id_ is the identity of my body, stored in thread_local when starting the scheduling round
+      next_context = workers_context_[worker_id_];
+      // When given that soul, the body will wait for the next scheduling round
+    }
+
+    // Get the next soul to run, either from another actor or the initial minion's one
+    Context::set_current(next_context);
+    this->swap_into(next_context);
+  } else { // sequential execution
+    /* determine the next context */
+    SwappedContext* next_context;
+    unsigned long int i = factory_->process_index_;
+    factory_->process_index_++;
+
+    if (i < simix_global->process_to_run.size()) {
+      /* Actually swap into the next actor directly without transiting to maestro */
+      XBT_DEBUG("Run next process");
+      next_context = static_cast<SwappedContext*>(simix_global->process_to_run[i]->context_);
+    } else {
+      /* all processes were run, actually return to maestro */
+      XBT_DEBUG("No more process to run");
+      next_context = static_cast<SwappedContext*>(get_maestro());
+    }
+    Context::set_current(next_context);
+    this->swap_into(next_context);
+  }
 }
+
 } // namespace context
 } // namespace kernel
 } // namespace simgrid