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