nodestack.cc

   1 #include <string.h>
   2
   3 #include "nodestack.h"
   4 #include "action.h"
   5 #include "common.h"
   6 #include "model.h"
   7 #include "threads-model.h"
   8
   9 /**
  10  * @brief Node constructor
  11  *
  12  * Constructs a single Node for use in a NodeStack. Each Node is associated
  13  * with exactly one ModelAction (exception: the first Node should be created
  14  * as an empty stub, to represent the first thread "choice") and up to one
  15  * parent.
  16  *
  17  * @param act The ModelAction to associate with this Node. May be NULL.
  18  * @param par The parent Node in the NodeStack. May be NULL if there is no
  19  * parent.
  20  * @param nthreads The number of threads which exist at this point in the
  21  * execution trace.
  22  */
  23 Node::Node(ModelAction *act, Node *par, int nthreads, Node *prevfairness)
  24         : action(act),
  25         parent(par),
  26         num_threads(nthreads),
  27         explored_children(num_threads),
  28         backtrack(num_threads),
  29         fairness(num_threads),
  30         numBacktracks(0),
  31         enabled_array(NULL),
  32         may_read_from(),
  33         read_from_index(0),
  34         future_values(),
  35         future_index(-1),
  36         relseq_break_writes(),
  37         relseq_break_index(0),
  38         misc_index(0),
  39         misc_max(0)
  40 {
  41         ASSERT(act);
  42         act->set_node(this);
  43         int currtid = id_to_int(act->get_tid());
  44         int prevtid = (prevfairness != NULL) ? id_to_int(prevfairness->action->get_tid()) : 0;
  45
  46         if (model->params.fairwindow != 0) {
  47                 for (int i = 0; i < nthreads; i++) {
  48                         ASSERT(i < ((int)fairness.size()));
  49                         struct fairness_info *fi = &fairness[i];
  50                         struct fairness_info *prevfi = (par != NULL) && (i < par->get_num_threads()) ? &par->fairness[i] : NULL;
  51                         if (prevfi) {
  52                                 *fi = *prevfi;
  53                         }
  54                         if (parent && parent->is_enabled(int_to_id(i))) {
  55                                 fi->enabled_count++;
  56                         }
  57                         if (i == currtid) {
  58                                 fi->turns++;
  59                                 fi->priority = false;
  60                         }
  61                         /* Do window processing */
  62                         if (prevfairness != NULL) {
  63                                 if (prevfairness->parent->is_enabled(int_to_id(i)))
  64                                         fi->enabled_count--;
  65                                 if (i == prevtid) {
  66                                         fi->turns--;
  67                                 }
  68                                 /* Need full window to start evaluating
  69                                  * conditions
  70                                  * If we meet the enabled count and have no
  71                                  * turns, give us priority */
  72                                 if ((fi->enabled_count >= model->params.enabledcount) &&
  73                                                 (fi->turns == 0))
  74                                         fi->priority = true;
  75                         }
  76                 }
  77         }
  78 }
  79
  80 /** @brief Node desctructor */
  81 Node::~Node()
  82 {
  83         delete action;
  84         if (enabled_array)
  85                 model_free(enabled_array);
  86 }
  87
  88 /** Prints debugging info for the ModelAction associated with this Node */
  89 void Node::print()
  90 {
  91         action->print();
  92         model_print("          backtrack: %s\n", backtrack_empty() ? "empty" : "non-empty");
  93         model_print("          future values: %s\n", future_value_empty() ? "empty" : "non-empty");
  94         model_print("          read-from: %s\n", read_from_empty() ? "empty" : "non-empty");
  95         model_print("          promises: %s\n", promise_empty() ? "empty" : "non-empty");
  96         model_print("          misc: %s\n", misc_empty() ? "empty" : "non-empty");
  97         model_print("          rel seq break: %s\n", relseq_break_empty() ? "empty" : "non-empty");
  98 }
  99
 100 /** @brief Prints info about may_read_from set */
 101 void Node::print_may_read_from()
 102 {
 103         for (unsigned int i = 0; i < may_read_from.size(); i++)
 104                 may_read_from[i]->print();
 105 }
 106
 107 /**
 108  * Sets a promise to explore meeting with the given node.
 109  * @param i is the promise index.
 110  */
 111 void Node::set_promise(unsigned int i, bool is_rmw) {
 112         if (i >= promises.size())
 113                 promises.resize(i + 1, PROMISE_IGNORE);
 114         if (promises[i] == PROMISE_IGNORE) {
 115                 promises[i] = PROMISE_UNFULFILLED;
 116                 if (is_rmw)
 117                         promises[i] |= PROMISE_RMW;
 118         }
 119 }
 120
 121 /**
 122  * Looks up whether a given promise should be satisfied by this node.
 123  * @param i The promise index.
 124  * @return true if the promise should be satisfied by the given model action.
 125  */
 126 bool Node::get_promise(unsigned int i) const
 127 {
 128         return (i < promises.size()) && ((promises[i] & PROMISE_MASK) == PROMISE_FULFILLED);
 129 }
 130
 131 /**
 132  * Increments to the next combination of promises.
 133  * @return true if we have a valid combination.
 134  */
 135 bool Node::increment_promise() {
 136         DBG();
 137         unsigned int rmw_count = 0;
 138         for (unsigned int i = 0; i < promises.size(); i++) {
 139                 if (promises[i] == (PROMISE_RMW|PROMISE_FULFILLED))
 140                         rmw_count++;
 141         }
 142
 143         for (unsigned int i = 0; i < promises.size(); i++) {
 144                 if ((promises[i] & PROMISE_MASK) == PROMISE_UNFULFILLED) {
 145                         if ((rmw_count > 0) && (promises[i] & PROMISE_RMW)) {
 146                                 //sending our value to two rmws... not going to work..try next combination
 147                                 continue;
 148                         }
 149                         promises[i] = (promises[i] & PROMISE_RMW) |PROMISE_FULFILLED;
 150                         while (i > 0) {
 151                                 i--;
 152                                 if ((promises[i] & PROMISE_MASK) == PROMISE_FULFILLED)
 153                                         promises[i] = (promises[i] & PROMISE_RMW) | PROMISE_UNFULFILLED;
 154                         }
 155                         return true;
 156                 } else if (promises[i] == (PROMISE_RMW|PROMISE_FULFILLED)) {
 157                         rmw_count--;
 158                 }
 159         }
 160         return false;
 161 }
 162
 163 /**
 164  * Returns whether the promise set is empty.
 165  * @return true if we have explored all promise combinations.
 166  */
 167 bool Node::promise_empty() const
 168 {
 169         bool fulfilledrmw = false;
 170         for (int i = promises.size() - 1; i >= 0; i--) {
 171                 if (promises[i] == PROMISE_UNFULFILLED)
 172                         return false;
 173                 if (!fulfilledrmw && ((promises[i]&PROMISE_MASK) == PROMISE_UNFULFILLED))
 174                         return false;
 175                 if (promises[i] == (PROMISE_FULFILLED|PROMISE_RMW))
 176                         fulfilledrmw = true;
 177         }
 178         return true;
 179 }
 180
 181
 182 void Node::set_misc_max(int i)
 183 {
 184         misc_max = i;
 185 }
 186
 187 int Node::get_misc() const
 188 {
 189         return misc_index;
 190 }
 191
 192 bool Node::increment_misc() {
 193         return (misc_index < misc_max) && ((++misc_index) < misc_max);
 194 }
 195
 196 bool Node::misc_empty() const
 197 {
 198         return (misc_index + 1) >= misc_max;
 199 }
 200
 201
 202 /**
 203  * Adds a value from a weakly ordered future write to backtrack to. This
 204  * operation may "fail" if the future value has already been run (within some
 205  * sloppiness window of this expiration), or if the futurevalues set has
 206  * reached its maximum.
 207  * @see model_params.maxfuturevalues
 208  *
 209  * @param value is the value to backtrack to.
 210  * @return True if the future value was successully added; false otherwise
 211  */
 212 bool Node::add_future_value(uint64_t value, modelclock_t expiration) {
 213         int idx = -1; /* Highest index where value is found */
 214         for (unsigned int i = 0; i < future_values.size(); i++) {
 215                 if (future_values[i].value == value) {
 216                         if (expiration <= future_values[i].expiration)
 217                                 return false;
 218                         idx = i;
 219                 }
 220         }
 221         if (idx > future_index) {
 222                 /* Future value hasn't been explored; update expiration */
 223                 future_values[idx].expiration = expiration;
 224                 return true;
 225         } else if (idx >= 0 && expiration <= future_values[idx].expiration + model->params.expireslop) {
 226                 /* Future value has been explored and is within the "sloppy" window */
 227                 return false;
 228         }
 229
 230         /* Limit the size of the future-values set */
 231         if (model->params.maxfuturevalues > 0 &&
 232                         (int)future_values.size() >= model->params.maxfuturevalues)
 233                 return false;
 234
 235         struct future_value newfv = {value, expiration};
 236         future_values.push_back(newfv);
 237         return true;
 238 }
 239
 240 /**
 241  * Checks whether the future_values set for this node is empty.
 242  * @return true if the future_values set is empty.
 243  */
 244 bool Node::future_value_empty() const
 245 {
 246         return ((future_index + 1) >= ((int)future_values.size()));
 247 }
 248
 249 /**
 250  * Checks if the Thread associated with this thread ID has been explored from
 251  * this Node already.
 252  * @param tid is the thread ID to check
 253  * @return true if this thread choice has been explored already, false
 254  * otherwise
 255  */
 256 bool Node::has_been_explored(thread_id_t tid) const
 257 {
 258         int id = id_to_int(tid);
 259         return explored_children[id];
 260 }
 261
 262 /**
 263  * Checks if the backtracking set is empty.
 264  * @return true if the backtracking set is empty
 265  */
 266 bool Node::backtrack_empty() const
 267 {
 268         return (numBacktracks == 0);
 269 }
 270
 271 /**
 272  * Checks whether the readsfrom set for this node is empty.
 273  * @return true if the readsfrom set is empty.
 274  */
 275 bool Node::read_from_empty() const
 276 {
 277         return ((read_from_index + 1) >= may_read_from.size());
 278 }
 279
 280 /**
 281  * Mark the appropriate backtracking information for exploring a thread choice.
 282  * @param act The ModelAction to explore
 283  */
 284 void Node::explore_child(ModelAction *act, enabled_type_t *is_enabled)
 285 {
 286         if (!enabled_array)
 287                 enabled_array = (enabled_type_t *)model_malloc(sizeof(enabled_type_t) * num_threads);
 288         if (is_enabled != NULL)
 289                 memcpy(enabled_array, is_enabled, sizeof(enabled_type_t) * num_threads);
 290         else {
 291                 for (int i = 0; i < num_threads; i++)
 292                         enabled_array[i] = THREAD_DISABLED;
 293         }
 294
 295         explore(act->get_tid());
 296 }
 297
 298 /**
 299  * Records a backtracking reference for a thread choice within this Node.
 300  * Provides feedback as to whether this thread choice is already set for
 301  * backtracking.
 302  * @return false if the thread was already set to be backtracked, true
 303  * otherwise
 304  */
 305 bool Node::set_backtrack(thread_id_t id)
 306 {
 307         int i = id_to_int(id);
 308         ASSERT(i < ((int)backtrack.size()));
 309         if (backtrack[i])
 310                 return false;
 311         backtrack[i] = true;
 312         numBacktracks++;
 313         return true;
 314 }
 315
 316 thread_id_t Node::get_next_backtrack()
 317 {
 318         /** @todo Find next backtrack */
 319         unsigned int i;
 320         for (i = 0; i < backtrack.size(); i++)
 321                 if (backtrack[i] == true)
 322                         break;
 323         /* Backtrack set was empty? */
 324         ASSERT(i != backtrack.size());
 325
 326         backtrack[i] = false;
 327         numBacktracks--;
 328         return int_to_id(i);
 329 }
 330
 331 bool Node::is_enabled(Thread *t) const
 332 {
 333         int thread_id = id_to_int(t->get_id());
 334         return thread_id < num_threads && (enabled_array[thread_id] != THREAD_DISABLED);
 335 }
 336
 337 enabled_type_t Node::enabled_status(thread_id_t tid) const
 338 {
 339         int thread_id = id_to_int(tid);
 340         if (thread_id < num_threads)
 341                 return enabled_array[thread_id];
 342         else
 343                 return THREAD_DISABLED;
 344 }
 345
 346 bool Node::is_enabled(thread_id_t tid) const
 347 {
 348         int thread_id = id_to_int(tid);
 349         return thread_id < num_threads && (enabled_array[thread_id] != THREAD_DISABLED);
 350 }
 351
 352 bool Node::has_priority(thread_id_t tid) const
 353 {
 354         return fairness[id_to_int(tid)].priority;
 355 }
 356
 357 /**
 358  * Add an action to the may_read_from set.
 359  * @param act is the action to add
 360  */
 361 void Node::add_read_from(const ModelAction *act)
 362 {
 363         may_read_from.push_back(act);
 364 }
 365
 366 /**
 367  * Gets the next 'future_value' value from this Node. Only valid for a node
 368  * where this->action is a 'read'.
 369  * @return The first element in future_values
 370  */
 371 uint64_t Node::get_future_value() const
 372 {
 373         ASSERT(future_index >= 0 && future_index < ((int)future_values.size()));
 374         return future_values[future_index].value;
 375 }
 376
 377 modelclock_t Node::get_future_value_expiration() const
 378 {
 379         ASSERT(future_index >= 0 && future_index < ((int)future_values.size()));
 380         return future_values[future_index].expiration;
 381 }
 382
 383
 384 int Node::get_read_from_size() const
 385 {
 386         return may_read_from.size();
 387 }
 388
 389 const ModelAction * Node::get_read_from_at(int i) {
 390         return may_read_from[i];
 391 }
 392
 393 /**
 394  * Gets the next 'may_read_from' action from this Node. Only valid for a node
 395  * where this->action is a 'read'.
 396  * @return The first element in may_read_from
 397  */
 398 const ModelAction * Node::get_read_from() const
 399 {
 400         if (read_from_index < may_read_from.size())
 401                 return may_read_from[read_from_index];
 402         else
 403                 return NULL;
 404 }
 405
 406 /**
 407  * Increments the index into the readsfrom set to explore the next item.
 408  * @return Returns false if we have explored all items.
 409  */
 410 bool Node::increment_read_from() {
 411         DBG();
 412         promises.clear();
 413         if (read_from_index < may_read_from.size()) {
 414                 read_from_index++;
 415                 return read_from_index < may_read_from.size();
 416         }
 417         return false;
 418 }
 419
 420 /**
 421  * Increments the index into the future_values set to explore the next item.
 422  * @return Returns false if we have explored all values.
 423  */
 424 bool Node::increment_future_value() {
 425         DBG();
 426         promises.clear();
 427         if (future_index < ((int)future_values.size())) {
 428                 future_index++;
 429                 return (future_index < ((int)future_values.size()));
 430         }
 431         return false;
 432 }
 433
 434 /**
 435  * Add a write ModelAction to the set of writes that may break the release
 436  * sequence. This is used during replay exploration of pending release
 437  * sequences. This Node must correspond to a release sequence fixup action.
 438  *
 439  * @param write The write that may break the release sequence. NULL means we
 440  * allow the release sequence to synchronize.
 441  */
 442 void Node::add_relseq_break(const ModelAction *write)
 443 {
 444         relseq_break_writes.push_back(write);
 445 }
 446
 447 /**
 448  * Get the write that may break the current pending release sequence,
 449  * according to the replay / divergence pattern.
 450  *
 451  * @return A write that may break the release sequence. If NULL, that means
 452  * the release sequence should not be broken.
 453  */
 454 const ModelAction * Node::get_relseq_break() const
 455 {
 456         if (relseq_break_index < (int)relseq_break_writes.size())
 457                 return relseq_break_writes[relseq_break_index];
 458         else
 459                 return NULL;
 460 }
 461
 462 /**
 463  * Increments the index into the relseq_break_writes set to explore the next
 464  * item.
 465  * @return Returns false if we have explored all values.
 466  */
 467 bool Node::increment_relseq_break()
 468 {
 469         DBG();
 470         promises.clear();
 471         if (relseq_break_index < ((int)relseq_break_writes.size())) {
 472                 relseq_break_index++;
 473                 return (relseq_break_index < ((int)relseq_break_writes.size()));
 474         }
 475         return false;
 476 }
 477
 478 /**
 479  * @return True if all writes that may break the release sequence have been
 480  * explored
 481  */
 482 bool Node::relseq_break_empty() const
 483 {
 484         return ((relseq_break_index + 1) >= ((int)relseq_break_writes.size()));
 485 }
 486
 487 void Node::explore(thread_id_t tid)
 488 {
 489         int i = id_to_int(tid);
 490         ASSERT(i < ((int)backtrack.size()));
 491         if (backtrack[i]) {
 492                 backtrack[i] = false;
 493                 numBacktracks--;
 494         }
 495         explored_children[i] = true;
 496 }
 497
 498 NodeStack::NodeStack() :
 499         node_list(),
 500         head_idx(-1),
 501         total_nodes(0)
 502 {
 503         total_nodes++;
 504 }
 505
 506 NodeStack::~NodeStack()
 507 {
 508         for (unsigned int i = 0; i < node_list.size(); i++)
 509                 delete node_list[i];
 510 }
 511
 512 void NodeStack::print() const
 513 {
 514         model_print("............................................\n");
 515         model_print("NodeStack printing node_list:\n");
 516         for (unsigned int it = 0; it < node_list.size(); it++) {
 517                 if ((int)it == this->head_idx)
 518                         model_print("vvv following action is the current iterator vvv\n");
 519                 node_list[it]->print();
 520         }
 521         model_print("............................................\n");
 522 }
 523
 524 /** Note: The is_enabled set contains what actions were enabled when
 525  *  act was chosen. */
 526 ModelAction * NodeStack::explore_action(ModelAction *act, enabled_type_t *is_enabled)
 527 {
 528         DBG();
 529
 530         if ((head_idx + 1) < (int)node_list.size()) {
 531                 head_idx++;
 532                 return node_list[head_idx]->get_action();
 533         }
 534
 535         /* Record action */
 536         Node *head = get_head();
 537         Node *prevfairness = NULL;
 538         if (head) {
 539                 head->explore_child(act, is_enabled);
 540                 if (model->params.fairwindow != 0 && head_idx > (int)model->params.fairwindow)
 541                         prevfairness = node_list[head_idx - model->params.fairwindow];
 542         }
 543         node_list.push_back(new Node(act, head, model->get_num_threads(), prevfairness));
 544         total_nodes++;
 545         head_idx++;
 546         return NULL;
 547 }
 548
 549 /**
 550  * Empties the stack of all trailing nodes after a given position and calls the
 551  * destructor for each. This function is provided an offset which determines
 552  * how many nodes (relative to the current replay state) to save before popping
 553  * the stack.
 554  * @param numAhead gives the number of Nodes (including this Node) to skip over
 555  * before removing nodes.
 556  */
 557 void NodeStack::pop_restofstack(int numAhead)
 558 {
 559         /* Diverging from previous execution; clear out remainder of list */
 560         unsigned int it = head_idx + numAhead;
 561         for (unsigned int i = it; i < node_list.size(); i++)
 562                 delete node_list[i];
 563         node_list.resize(it);
 564 }
 565
 566 Node * NodeStack::get_head() const
 567 {
 568         if (node_list.empty() || head_idx < 0)
 569                 return NULL;
 570         return node_list[head_idx];
 571 }
 572
 573 Node * NodeStack::get_next() const
 574 {
 575         if (node_list.empty()) {
 576                 DEBUG("Empty\n");
 577                 return NULL;
 578         }
 579         unsigned int it = head_idx + 1;
 580         if (it == node_list.size()) {
 581                 DEBUG("At end\n");
 582                 return NULL;
 583         }
 584         return node_list[it];
 585 }
 586
 587 void NodeStack::reset_execution()
 588 {
 589         head_idx = -1;
 590 }