action.h

   1 /** @file action.h
   2  *  @brief Models actions taken by threads.
   3  */
   4
   5 #ifndef __ACTION_H__
   6 #define __ACTION_H__
   7
   8 #include <cstddef>
   9 #include <inttypes.h>
  10
  11 #include "mymemory.h"
  12 #include "memoryorder.h"
  13 #include "modeltypes.h"
  14 #include "mypthread.h"
  15 #include "classlist.h"
  16
  17 namespace cdsc {
  18 class mutex;
  19 }
  20
  21 using std::memory_order;
  22 using std::memory_order_relaxed;
  23 using std::memory_order_consume;
  24 using std::memory_order_acquire;
  25 using std::memory_order_release;
  26 using std::memory_order_acq_rel;
  27 using std::memory_order_seq_cst;
  28
  29 /**
  30  * @brief A recognizable don't-care value for use in the ModelAction::value
  31  * field
  32  *
  33  * Note that this value can be legitimately used by a program, and hence by
  34  * iteself does not indicate no value.
  35  */
  36 #define VALUE_NONE 0xdeadbeef
  37 #define WRITE_REFERENCED ((void *)0x1)
  38
  39 /**
  40  * @brief The "location" at which a fence occurs
  41  *
  42  * We need a non-zero memory location to associate with fences, since our hash
  43  * tables don't handle NULL-pointer keys. HACK: Hopefully this doesn't collide
  44  * with any legitimate memory locations.
  45  */
  46 #define FENCE_LOCATION ((void *)0x7)
  47
  48 /** @brief Represents an action type, identifying one of several types of
  49  * ModelAction */
  50 typedef enum action_type {
  51         THREAD_CREATE,  // < A thread creation action
  52         THREAD_START,   // < First action in each thread
  53         THREAD_YIELD,   // < A thread yield action
  54         THREAD_JOIN,    // < A thread join action
  55         THREAD_FINISH,  // < A thread completion action
  56         THREADONLY_FINISH,      // < A thread completion action
  57         THREAD_SLEEP,   // < A sleep operation
  58
  59         PTHREAD_CREATE, // < A pthread creation action
  60         PTHREAD_JOIN,   // < A pthread join action
  61
  62         NONATOMIC_WRITE,        // < Represents a non-atomic store
  63         ATOMIC_INIT,    // < Initialization of an atomic object (e.g., atomic_init())
  64         ATOMIC_WRITE,   // < An atomic write action
  65         ATOMIC_RMW,     // < The write part of an atomic RMW action
  66         ATOMIC_READ,    // < An atomic read action
  67         ATOMIC_RMWR,    // < The read part of an atomic RMW action
  68         ATOMIC_RMWRCAS, // < The read part of an atomic RMW action
  69         ATOMIC_RMWC,    // < Convert an atomic RMW action into a READ
  70
  71         ATOMIC_FENCE,   // < A fence action
  72         ATOMIC_LOCK,    // < A lock action
  73         ATOMIC_TRYLOCK, // < A trylock action
  74         ATOMIC_UNLOCK,  // < An unlock action
  75
  76         ATOMIC_NOTIFY_ONE,      // < A notify_one action
  77         ATOMIC_NOTIFY_ALL,      // < A notify all action
  78         ATOMIC_WAIT,    // < A wait action
  79         ATOMIC_TIMEDWAIT,       // < A timed wait action
  80         ATOMIC_ANNOTATION,      // < An annotation action to pass information to a trace analysis
  81         READY_FREE,     // < Write is ready to be freed
  82         ATOMIC_NOP      // < Placeholder
  83 } action_type_t;
  84
  85
  86 /**
  87  * @brief Represents a single atomic action
  88  *
  89  * A ModelAction is always allocated as non-snapshotting, because it is used in
  90  * multiple executions during backtracking. Except for non-atomic write
  91  * ModelActions, each action is assigned a unique sequence
  92  * number.
  93  */
  94 class ModelAction {
  95 public:
  96         ModelAction(action_type_t type, memory_order order, void *loc, uint64_t value = VALUE_NONE, Thread *thread = NULL);
  97         ModelAction(action_type_t type, memory_order order, void *loc, uint64_t value, int size);
  98         ModelAction(action_type_t type, const char * position, memory_order order, void *loc, uint64_t value, int size);
  99         ModelAction(action_type_t type, memory_order order, uint64_t value, uint64_t time);
 100         ModelAction(action_type_t type, const char * position, memory_order order, void *loc, uint64_t value = VALUE_NONE, Thread *thread = NULL);
 101         ~ModelAction();
 102         void print() const;
 103
 104         thread_id_t get_tid() const { return tid; }
 105         action_type get_type() const { return type; }
 106         void set_type(action_type _type) { type = _type; }
 107         void set_free() { type = READY_FREE; }
 108         memory_order get_mo() const { return order; }
 109         memory_order get_original_mo() const { return original_order; }
 110         void set_mo(memory_order order) { this->order = order; }
 111         void * get_location() const { return location; }
 112         const char * get_position() const { return position; }
 113         modelclock_t get_seq_number() const { return seq_number; }
 114         uint64_t get_value() const { return value; }
 115         uint64_t get_reads_from_value() const;
 116         uint64_t get_write_value() const;
 117         uint64_t get_return_value() const;
 118         ModelAction * get_reads_from() const { return reads_from; }
 119         uint64_t get_time() const { return time; }
 120         void set_time(uint64_t _time) { time = _time; }
 121         cdsc::mutex * get_mutex() const;
 122
 123         void set_read_from(ModelAction *act);
 124
 125         /** Store the most recent fence-release from the same thread
 126          *  @param fence The fence-release that occured prior to this */
 127         void set_last_fence_release(const ModelAction *fence) { last_fence_release = fence; }
 128         /** @return The most recent fence-release from the same thread */
 129         const ModelAction * get_last_fence_release() const { return last_fence_release; }
 130
 131         void copy_from_new(ModelAction *newaction);
 132         void set_seq_number(modelclock_t num);
 133         void reset_seq_number();
 134         void set_try_lock(bool obtainedlock);
 135         bool is_thread_start() const;
 136         bool is_thread_join() const;
 137         bool is_mutex_op() const;
 138         bool is_lock() const;
 139         bool is_sleep() const;
 140         bool is_trylock() const;
 141         bool is_unlock() const;
 142         bool is_wait() const;
 143         bool is_timedwait() const;
 144         bool is_create() const;
 145         bool is_notify() const;
 146         bool is_notify_one() const;
 147         bool is_success_lock() const;
 148         bool is_failed_trylock() const;
 149         bool is_atomic_var() const;
 150         bool is_read() const;
 151         bool is_write() const;
 152         bool is_free() const;
 153         bool is_yield() const;
 154         bool could_be_write() const;
 155         bool is_rmwr() const;
 156         bool is_rmwrcas() const;
 157         bool is_rmwc() const;
 158         bool is_rmw() const;
 159         bool is_fence() const;
 160         bool is_initialization() const;
 161         bool is_annotation() const;
 162         bool is_relaxed() const;
 163         bool is_acquire() const;
 164         bool is_release() const;
 165         bool is_seqcst() const;
 166         bool same_var(const ModelAction *act) const;
 167         bool same_thread(const ModelAction *act) const;
 168         bool is_conflicting_lock(const ModelAction *act) const;
 169         bool could_synchronize_with(const ModelAction *act) const;
 170         int getSize() const;
 171         Thread * get_thread_operand() const;
 172         void create_cv(const ModelAction *parent = NULL);
 173         ClockVector * get_cv() const { return cv; }
 174         ClockVector * get_rfcv() const { return rf_cv; }
 175         void set_rfcv(ClockVector * rfcv) { rf_cv = rfcv; }
 176         bool synchronize_with(const ModelAction *act);
 177
 178         bool has_synchronized_with(const ModelAction *act) const;
 179         bool happens_before(const ModelAction *act) const;
 180
 181         inline bool operator <(const ModelAction& act) const {
 182                 return get_seq_number() < act.get_seq_number();
 183         }
 184         inline bool operator >(const ModelAction& act) const {
 185                 return get_seq_number() > act.get_seq_number();
 186         }
 187
 188         void process_rmw(ModelAction * act);
 189         void copy_typeandorder(ModelAction * act);
 190         unsigned int hash() const;
 191         bool equals(const ModelAction *x) const { return this == x; }
 192         void set_value(uint64_t val) { value = val; }
 193
 194         /* to accomodate pthread create and join */
 195         Thread * thread_operand;
 196         void set_thread_operand(Thread *th) { thread_operand = th; }
 197
 198         void setActionRef(sllnode<ModelAction *> *ref) { action_ref = ref; }
 199         sllnode<ModelAction *> * getActionRef() { return action_ref; }
 200
 201         SNAPSHOTALLOC
 202 private:
 203         const char * get_type_str() const;
 204         const char * get_mo_str() const;
 205
 206         /** @brief A pointer to the memory location for this action. */
 207         void *location;
 208
 209         /** @brief A pointer to the source line for this atomic action. */
 210         const char * position;
 211
 212         union {
 213                 /**
 214                  * @brief The store that this action reads from
 215                  *
 216                  * Only valid for reads
 217                  */
 218                 ModelAction *reads_from;
 219                 int size;
 220                 uint64_t time;  //used for sleep
 221         };
 222
 223         /** @brief The last fence release from the same thread */
 224         const ModelAction *last_fence_release;
 225
 226         /**
 227          * @brief The clock vector for this operation
 228          *
 229          * Technically, this is only needed for potentially synchronizing
 230          * (e.g., non-relaxed) operations, but it is very handy to have these
 231          * vectors for all operations.
 232          */
 233         ClockVector *cv;
 234         ClockVector *rf_cv;
 235         sllnode<ModelAction *> * action_ref;
 236
 237         /** @brief The value written (for write or RMW; undefined for read) */
 238         uint64_t value;
 239
 240         /** @brief Type of action (read, write, RMW, fence, thread create, etc.) */
 241         action_type type;
 242
 243         /** @brief The memory order for this operation. */
 244         memory_order order;
 245
 246         /** @brief The original memory order parameter for this operation. */
 247         memory_order original_order;
 248
 249         /** @brief The thread id that performed this action. */
 250         thread_id_t tid;
 251
 252         /**
 253          * @brief The sequence number of this action
 254          *
 255          * Except for non atomic write actions, this number should be unique and
 256          * should represent the action's position in the execution order.
 257          */
 258         modelclock_t seq_number;
 259 };
 260
 261 #endif  /* __ACTION_H__ */