Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Don't modify loop counter inside of loop body.
[simgrid.git] / src / smpi / internals / smpi_memory.cpp
index 642f46a..723c5df 100644 (file)
@@ -1,21 +1,20 @@
-/* Copyright (c) 2015-2017. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
+/* Copyright (c) 2015-2020. 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 <cstdint>
-#include <climits>
-#include <cstring>
-
-#include <vector>
-
+#include <algorithm>
 #include <cerrno>
+#include <climits>
+#include <cstdint>
 #include <cstdio>
 #include <cstdlib>
 #include <cstring>
+#include <deque>
 #include <fcntl.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <sys/types.h>
+#include <vector>
 
 #ifndef WIN32
 #include <sys/mman.h>
 #include "src/xbt/memory_map.hpp"
 
 #include "private.hpp"
-#include "smpi_process.hpp"
+#include "src/smpi/include/smpi_actor.hpp"
 
 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(smpi_memory, smpi, "Memory layout support for SMPI");
 
 int smpi_loaded_page      = -1;
 char* smpi_data_exe_start = nullptr;
 int smpi_data_exe_size    = 0;
-int smpi_privatize_global_variables;
-static char* smpi_data_exe_copy;
+SmpiPrivStrategies smpi_privatize_global_variables;
+static void* smpi_data_exe_copy;
+
+// Initialized by smpi_prepare_global_memory_segment().
+static std::vector<simgrid::xbt::VmMap> initial_vm_map;
 
 // We keep a copy of all the privatization regions: We can then delete everything easily by iterating over this
 // collection and nothing can be leaked. We could also iterate over all actors but we would have to be diligent when two
 // actors use the same privatization region (so, smart pointers would have to be used etc.)
-static std::set<smpi_privatization_region_t> smpi_privatization_regions;
+// Use a std::deque so that pointers remain valid after push_back().
+static std::deque<s_smpi_privatization_region_t> smpi_privatization_regions;
 
-static const int PROT_RWX = (PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC);
-static const int PROT_RW  = (PROT_READ | PROT_WRITE );
-XBT_ATTRIB_UNUSED static const int PROT_RX  = (PROT_READ | PROT_EXEC );
+static constexpr int PROT_RWX = PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC;
+static constexpr int PROT_RW  = PROT_READ | PROT_WRITE;
 
-void smpi_get_executable_global_size()
+/** Take a snapshot of the process' memory map.
+ */
+void smpi_prepare_global_memory_segment()
 {
-  char buffer[PATH_MAX];
-  char* full_name = realpath(xbt_binary_name, buffer);
-  if (full_name == nullptr)
-    xbt_die("Could not resolve binary file name");
+  initial_vm_map = simgrid::xbt::get_memory_map(getpid());
+}
+
+static void smpi_get_executable_global_size()
+{
+  char* buffer = realpath(simgrid::xbt::binary_name.c_str(), nullptr);
+  xbt_assert(buffer != nullptr, "Could not resolve real path of binary file '%s'", simgrid::xbt::binary_name.c_str());
+  std::string full_name = buffer;
+  free(buffer);
 
   std::vector<simgrid::xbt::VmMap> map = simgrid::xbt::get_memory_map(getpid());
   for (auto i = map.begin(); i != map.end() ; ++i) {
@@ -60,13 +69,18 @@ void smpi_get_executable_global_size()
     if (i->pathname == full_name && (i->prot & PROT_RWX) == PROT_RW) {
       smpi_data_exe_start = (char*)i->start_addr;
       smpi_data_exe_size  = i->end_addr - i->start_addr;
-      ++i;
       /* Here we are making the assumption that a suitable empty region
          following the rw- area is the end of the data segment. It would
          be better to check with the size of the data segment. */
-      if (i != map.end() && i->pathname.empty() && (i->prot & PROT_RWX) == PROT_RW &&
-          (char*)i->start_addr == smpi_data_exe_start + smpi_data_exe_size) {
-        smpi_data_exe_size = (char*)i->end_addr - smpi_data_exe_start;
+      auto j = i + 1;
+      if (j != map.end() && j->pathname.empty() && (j->prot & PROT_RWX) == PROT_RW &&
+          (char*)j->start_addr == smpi_data_exe_start + smpi_data_exe_size) {
+        // Only count the portion of this region not present in the initial map.
+        auto found    = std::find_if(initial_vm_map.begin(), initial_vm_map.end(), [&j](const simgrid::xbt::VmMap& m) {
+          return j->start_addr <= m.start_addr && m.start_addr < j->end_addr;
+        });
+        auto end_addr = (found == initial_vm_map.end() ? j->end_addr : found->start_addr);
+        smpi_data_exe_size = (char*)end_addr - smpi_data_exe_start;
       }
       return;
     }
@@ -75,7 +89,7 @@ void smpi_get_executable_global_size()
 }
 #endif
 
-#if HAVE_SANITIZE_ADDRESS
+#if HAVE_SANITIZER_ADDRESS
 #include <sanitizer/asan_interface.h>
 static void* asan_safe_memcpy(void* dest, void* src, size_t n)
 {
@@ -94,139 +108,191 @@ static void* asan_safe_memcpy(void* dest, void* src, size_t n)
   return dest;
 }
 #else
-#define asan_safe_memcpy(dest, src, n) memcpy(dest, src, n)
+#define asan_safe_memcpy(dest, src, n) memcpy((dest), (src), (n))
 #endif
 
-/** Map a given SMPI privatization segment (make a SMPI process active) */
-void smpi_switch_data_segment(int dest) {
-  if (smpi_loaded_page == dest)//no need to switch, we've already loaded the one we want
-    return;
+/**
+ * @brief Uses shm_open to get a temporary shm, and returns its file descriptor.
+ */
+int smpi_temp_shm_get()
+{
+  constexpr unsigned VAL_MASK = 0xffffffffUL;
+  static unsigned prev_val    = VAL_MASK;
+  char shmname[32]; // cannot be longer than PSHMNAMLEN = 31 on macOS (shm_open raises ENAMETOOLONG otherwise)
+  int fd;
+
+  for (unsigned i = (prev_val + 1) & VAL_MASK; i != prev_val; i = (i + 1) & VAL_MASK) {
+    snprintf(shmname, sizeof(shmname), "/smpi-buffer-%016x", i);
+    fd = shm_open(shmname, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, S_IRUSR | S_IWUSR);
+    if (fd != -1 || errno != EEXIST) {
+      prev_val = i;
+      break;
+    }
+  }
+  if (fd < 0) {
+    if (errno == EMFILE) {
+      xbt_die("Impossible to create temporary file for memory mapping: %s\n\
+The shm_open() system call failed with the EMFILE error code (too many files). \n\n\
+This means that you reached the system limits concerning the amount of files per process. \
+This is not a surprise if you are trying to virtualize many processes on top of SMPI. \
+Don't panic -- you should simply increase your system limits and try again. \n\n\
+First, check what your limits are:\n\
+  cat /proc/sys/fs/file-max # Gives you the system-wide limit\n\
+  ulimit -Hn                # Gives you the per process hard limit\n\
+  ulimit -Sn                # Gives you the per process soft limit\n\
+  cat /proc/self/limits     # Displays any per-process limitation (including the one given above)\n\n\
+If one of these values is less than the amount of MPI processes that you try to run, then you got the explanation of this error. \
+Ask the Internet about tutorials on how to increase the files limit such as: https://rtcamp.com/tutorials/linux/increase-open-files-limit/",
+              strerror(errno));
+    }
+    xbt_die("Impossible to create temporary file for memory mapping. shm_open: %s", strerror(errno));
+  }
+  XBT_DEBUG("Got temporary shm %s (fd = %d)", shmname, fd);
+  if (shm_unlink(shmname) < 0)
+    XBT_WARN("Could not early unlink %s. shm_unlink: %s", shmname, strerror(errno));
+  return fd;
+}
 
-  // So the job:
-  smpi_really_switch_data_segment(dest);
+/**
+ * @brief Mmap a region of size bytes from temporary shm with file descriptor fd.
+ */
+void* smpi_temp_shm_mmap(int fd, size_t size)
+{
+  struct stat st;
+  if (fstat(fd, &st) != 0)
+    xbt_die("Could not stat fd %d: %s", fd, strerror(errno));
+  if (static_cast<off_t>(size) > st.st_size && ftruncate(fd, static_cast<off_t>(size)) != 0)
+    xbt_die("Could not truncate fd %d to %zu: %s", fd, size, strerror(errno));
+  void* mem = mmap(nullptr, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
+  if (mem == MAP_FAILED) {
+    xbt_die("Failed to map fd %d with size %zu: %s\n"
+            "If you are running a lot of ranks, 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.",
+            fd, size, strerror(errno));
+  }
+  return mem;
 }
 
-/** Map a given SMPI privatization segment (make a SMPI process active)  even if SMPI thinks it is already active
+/** Map a given SMPI privatization segment (make an SMPI process active)
  *
  *  When doing a state restoration, the state of the restored variables  might not be consistent with the state of the
  *  virtual memory. In this case, we to change the data segment.
  */
-void smpi_really_switch_data_segment(int dest)
+void smpi_switch_data_segment(simgrid::s4u::ActorPtr actor)
 {
+  if (smpi_loaded_page == actor->get_pid()) // no need to switch, we've already loaded the one we want
+    return;
+
   if (smpi_data_exe_size == 0) // no need to switch
     return;
 
 #if HAVE_PRIVATIZATION
   // FIXME, cross-process support (mmap across process when necessary)
-  simgrid::smpi::Process* process = smpi_process_remote(dest);
+  XBT_DEBUG("Switching data frame to the one of process %ld", actor->get_pid());
+  const simgrid::smpi::ActorExt* process = smpi_process_remote(actor);
   int current                     = process->privatized_region()->file_descriptor;
-  XBT_DEBUG("Switching data frame to the one of process %d", dest);
-  void* tmp =
-      mmap(TOPAGE(smpi_data_exe_start), smpi_data_exe_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_FIXED | MAP_SHARED, current, 0);
+  const void* tmp = mmap(TOPAGE(smpi_data_exe_start), smpi_data_exe_size, PROT_RW, MAP_FIXED | MAP_SHARED, current, 0);
   if (tmp != TOPAGE(smpi_data_exe_start))
     xbt_die("Couldn't map the new region (errno %d): %s", errno, strerror(errno));
-  smpi_loaded_page = dest;
+  smpi_loaded_page = actor->get_pid();
 #endif
 }
 
-int smpi_is_privatization_file(char* file)
-{
-  const std::string buffer_path("/dev/shm/my-buffer-");
-  return buffer_path.compare(0, std::string::npos, file, buffer_path.length()) == 0;
-}
-
-// TODO: cheinrich: The behavior changed; this now only makes a backup of the
-// data segment. I think the function should be renamed.
-void smpi_initialize_global_memory_segments()
+/**
+ * @brief Makes a backup of the segment in memory that stores the global variables of a process.
+ *        This backup is then used to initialize the global variables for every single
+ *        process that is added, regardless of the progress of the simulation.
+ */
+void smpi_backup_global_memory_segment()
 {
 #if HAVE_PRIVATIZATION
   smpi_get_executable_global_size();
+  initial_vm_map.clear();
+  initial_vm_map.shrink_to_fit();
 
   XBT_DEBUG("bss+data segment found : size %d starting at %p", smpi_data_exe_size, smpi_data_exe_start);
 
-  if (smpi_data_exe_size == 0) { // no need to switch as global variables don't exist
-    smpi_privatize_global_variables=false;
+  if (smpi_data_exe_size == 0) { // no need to do anything as global variables don't exist
+    smpi_privatize_global_variables = SmpiPrivStrategies::NONE;
     return;
   }
 
-  smpi_data_exe_copy = (char*)malloc(smpi_data_exe_size);
+  smpi_data_exe_copy = ::operator new(smpi_data_exe_size);
   // Make a copy of the data segment. This clean copy is retained over the whole runtime
   // of the simulation and can be used to initialize a dynamically added, new process.
   asan_safe_memcpy(smpi_data_exe_copy, TOPAGE(smpi_data_exe_start), smpi_data_exe_size);
 #else /* ! HAVE_PRIVATIZATION */
-  smpi_privatize_global_variables = false;
   xbt_die("You are trying to use privatization on a system that does not support it. Don't.");
-  return;
 #endif
 }
 
 // Initializes the memory mapping for a single process and returns the privatization region
 smpi_privatization_region_t smpi_init_global_memory_segment_process()
 {
-  int file_descriptor;
-  void* address = nullptr;
-  char path[24];
-  int status;
-
-  do {
-    snprintf(path, sizeof(path), "/smpi-buffer-%06x", rand() % 0xffffffU);
-    file_descriptor = shm_open(path, O_RDWR | O_CREAT | O_EXCL, S_IRUSR | S_IWUSR);
-  } while (file_descriptor == -1 && errno == EEXIST);
-  if (file_descriptor < 0) {
-    if (errno == EMFILE) {
-      xbt_die("Impossible to create temporary file for memory mapping: %s\n\
-The open() system call failed with the EMFILE error code (too many files). \n\n\
-This means that you reached the system limits concerning the amount of files per process. \
-This is not a surprise if you are trying to virtualize many processes on top of SMPI. \
-Don't panic -- you should simply increase your system limits and try again. \n\n\
-First, check what your limits are:\n\
-  cat /proc/sys/fs/file-max # Gives you the system-wide limit\n\
-  ulimit -Hn                # Gives you the per process hard limit\n\
-  ulimit -Sn                # Gives you the per process soft limit\n\
-  cat /proc/self/limits     # Displays any per-process limitation (including the one given above)\n\n\
-If one of these values is less than the amount of MPI processes that you try to run, then you got the explanation of this error. \
-Ask the Internet about tutorials on how to increase the files limit such as: https://rtcamp.com/tutorials/linux/increase-open-files-limit/",
-              strerror(errno));
-    }
-    xbt_die("Impossible to create temporary file for memory mapping: %s", strerror(errno));
-  }
-
-  status = ftruncate(file_descriptor, smpi_data_exe_size);
-  if (status)
-    xbt_die("Impossible to set the size of the temporary file for memory mapping");
-
-  /* Ask for a free region */
-  address = mmap(nullptr, smpi_data_exe_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, file_descriptor, 0);
-  if (address == MAP_FAILED)
-    xbt_die("Couldn't find a free region for memory mapping");
+  int file_descriptor = smpi_temp_shm_get();
 
-  status = shm_unlink(path);
-  if (status)
-    xbt_die("Impossible to unlink temporary file for memory mapping");
+  // ask for a free region
+  void* address = smpi_temp_shm_mmap(file_descriptor, smpi_data_exe_size);
 
   // initialize the values
   asan_safe_memcpy(address, smpi_data_exe_copy, smpi_data_exe_size);
 
   // store the address of the mapping for further switches
-  smpi_privatization_region_t tmp =
-      static_cast<smpi_privatization_region_t>(new struct s_smpi_privatization_region_t);
+  smpi_privatization_regions.emplace_back(s_smpi_privatization_region_t{address, file_descriptor});
 
-  tmp->file_descriptor = file_descriptor;
-  tmp->address         = address;
-  smpi_privatization_regions.insert(tmp);
-
-  return tmp;
+  return &smpi_privatization_regions.back();
 }
 
 void smpi_destroy_global_memory_segments(){
   if (smpi_data_exe_size == 0) // no need to switch
     return;
 #if HAVE_PRIVATIZATION
-  for (auto& it : smpi_privatization_regions) {
-    if (munmap(it->address, smpi_data_exe_size) < 0)
-      XBT_WARN("Unmapping of fd %d failed: %s", it->file_descriptor, strerror(errno));
-    close(it->file_descriptor);
+  for (auto const& region : smpi_privatization_regions) {
+    if (munmap(region.address, smpi_data_exe_size) < 0)
+      XBT_WARN("Unmapping of fd %d failed: %s", region.file_descriptor, strerror(errno));
+    close(region.file_descriptor);
   }
+  smpi_privatization_regions.clear();
+  ::operator delete(smpi_data_exe_copy);
 #endif
 }
 
+static std::vector<unsigned char> sendbuffer;
+static std::vector<unsigned char> recvbuffer;
+
+//allocate a single buffer for all sends, growing it if needed
+unsigned char* smpi_get_tmp_sendbuffer(size_t size)
+{
+  if (not smpi_process()->replaying())
+    return new unsigned char[size];
+  // FIXME: a resize() may invalidate a previous pointer. Maybe we need to handle a queue of buffers with a reference
+  // counter. The same holds for smpi_get_tmp_recvbuffer.
+  if (sendbuffer.size() < size)
+    sendbuffer.resize(size);
+  return sendbuffer.data();
+}
+
+//allocate a single buffer for all recv
+unsigned char* smpi_get_tmp_recvbuffer(size_t size)
+{
+  if (not smpi_process()->replaying())
+    return new unsigned char[size];
+  if (recvbuffer.size() < size)
+    recvbuffer.resize(size);
+  return recvbuffer.data();
+}
+
+void smpi_free_tmp_buffer(const unsigned char* buf)
+{
+  if (not smpi_process()->replaying())
+    delete[] buf;
+}
+
+void smpi_free_replay_tmp_buffers()
+{
+  std::vector<unsigned char>().swap(sendbuffer);
+  std::vector<unsigned char>().swap(recvbuffer);
+}